DE69815933T2

DE69815933T2 - Steuerungssystem um eine Brennkraftmaschine zu steuern

Info

Publication number: DE69815933T2
Application number: DE69815933T
Authority: DE
Inventors: Shusuke Akazaki; Yoshihisa Iwaki; Tadashi Satoh; Masaki Ueno; Yuji Yasui
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: US6116213A; DE69815933D1; EP0874151A2; EP0874151A3; EP0874151B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine, die durch einen Abgasreiniger Abgase abgibt.
Brennkraftmaschinen, die mit einem katalytischen Dreiwegewandler ausgestattet sind, sind allgemein nicht in der Lage, ein gewünschtes Niveau von Abgasreinigungsleistung vorzusehen, solange nicht der katalytische Wandler aktiviert ist, wobei seine Temperatur auf ein gewisses Niveau angestiegen ist. Es ist daher eine wichtige Aufgabe gewesen, ein gewünschtes Niveau an Abgasreinigungsleistung zu erreichen, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine ihren Betrieb begonnen hat, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers relativ niedrig ist.
Ein bekannter Ansatz zur Durchführung dieser Aufgabe ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-101456 offenbart.
Gemäß der offenbarten Anordnung wird der Zündzeitpunkt einer Brennkraftmaschine in Bezug auf den normalen Zündzeitpunkt verzögert, um hierdurch die Temperatur der Abgase zu erhöhen, sodass die Temperatur eines mit der Brennkraftmaschine kombinierten katalytischen Wandlers schnell erhöht wird, um zu ermöglichen, dass der katalytische Wandler in einer frühen Stufe ein gewünschtes Niveau an Abgasreinigungsleistung bereitstellt. Ferner ist es auch offenbart, die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, zu erhöhen, um zu verhindern, dass deren Drehmoment und Drehzahl aufgrund des verzögerten Zündzeitpunkts absinkt.
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Insbesondere wird eine Korrekturgröße zum Verzögern des Zündzeitpunkts, während die Brennkraftmaschine Ieerläuft, unter Verwendung einer Datentabelle o. dgl. aus Betriebszuständen bestimmt, einschließlich Kühlmitteltemperatur beim Starten der Brennkraftmaschine, und die zu erhöhende Ansaugluftmenge wird in Abhängigkeit von der bestimmten Korrekturgröße bestimmt. Der Zündzeitpunkt und die Ansaugluftmenge werden gemäß den hierfür bestimmten Werten vorwärtskoppelnd gesteuert.
Gemäß der offenbarten Anordnung mussten jedoch der Prozess der Bestimmung der Korrekturgröße zum Verzögern des. Zündzeitpunkts in Abhängigkeit von verschiedenen Kühlmitteltemperaturen und der Steuerzeit zum Steuern des Zündzeitpunkts, und der Prozess der Bestimmung der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von der Korrelation des Zündzeitpunkts und der Steuerzeit zum Steuern der Ansaugluftmenge auch in eng korrelierter Weise voreingestellt werden. Daher ist ein Steuersystem zur Ausführung des obigen Steuerprozesses kompliziert, und die Einstellungen, um zu ermöglichen, dass das Steuersystem ein gewünschtes Niveau an Abgasreinigungsleistung erreicht, haben die Tendenz, ungeeignet zu werden. Im Ergebnis ist es schwierig, den Zündzeitpunkt und die Ansaugluftmenge stabil zu steuern, um den Abgasreiniger zu einer frühen Stufe auf ein gewünschtes Niveau der Abgasreinigungsleistung zu aktivieren, ohne das Drehmoment und die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu ändern.
Da gemäß der in der obigen Publikation offenbarten Erfindung die Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von der Korrekturgröße für den Zündzeitpunkt bestimmt wird, muss eine Verzögerung in der Steuerung der Ansaugluftmenge in Bezug auf die Steuerung des Zündzeitpunkts für den gesamten Steuerprozess berücksichtigt werden, was dazu führt, dass das Steuersystem kompliziert wird und die Einstellung schwierig wird.
Brennkraftmaschinen unterliegen allgemein weniger Reibung in verschiedenen Teilen und höherer Drehzahl, wenn sie warm geworden sind. Die Art und Weise, in der verschiedene Teile weniger Reibung unterliegen, wird durch verschiedene Elemente beeinflusst, einschließlich der Eigenschaft des verwendeten Kraftstoffs, dem Typ, der Menge und der Temperatur eines verwendeten Schmiermittels und der Temperatur eines verwendeten Kühlmittels. Aus diesem Grund gibt es Fälle, wo die Reibung verschiedener Teile schneller abfällt als normal, und Fälle, wo die Reibung verschiedener Teile früher abfällt als normal.
Gemäß der offenbarten Anordnung der obigen Publikation, wie oben beschrieben, wird eine Korrekturgröße zum Verzögerung des Zündzeitpunkts, während die Brennkraftmaschine leerläuft, unter Verwendung einer Datentabelle o. dgl. aus Betriebszuständen bestimmt, einschließlich einer Kühlmitteltemperatur beim Starten der Brennkraftmaschine, und die zu erhöhende Ansaugluftmenge wird gleichmäßig in Abhängigkeit von der bestimmten Korrekturgröße bestimmt. Daher ist es schwierig, Schwankungen in der Drehzahl aufgrund der Reibungsminderung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine aufgrund der verschiedenen Elemente, wie sie oben genannt sind, adäquat zu unterdrücken.
Die US-A-5492094 offenbart ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, die ein Ansaugluftmengensteuermittel und ein Zündzeitpunktsteuermittel aufweist. Der Zündzeitpunkt wird während des Kaltbetriebs verzögert, um einen katalytischen Wandler schnell aufzuwärmen, und dann wird die Ansaugluftmenge korrigiert, um eine Abnahme der Leerlaufdrehzahl zu verhindern, die andernfalls auftreten würde.
Die DE 196 29 068 A1 offenbart ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, das ein Ansaufluftmengensteuermittel und ein Zündzeitpunktsteuermittel aufweist. Die Ansaugluftmenge wird in Antwort auf eine an die Maschine anzulegende Last auf einen vorbestimmten Wert gesetzt, und der der Maschine zugeführte Zündzeitpunkt wird dann so geregelt, dass die Motordrehzahl einem Sollmotorleerlaufdrehzahlwert folgt.
Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine angegeben, die Abgase durch einen Abgasreiniger abgibt, umfassend:
ein Ansaugluftmengensteuermittel, das die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, vergrößert, wenn die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, in einem Vollverbrennungszustand nach dem Anlassen des Motors und während die Brennkraftmaschine leerläuft, um einen katalytischen Wandler schnell zu aktivieren, worin die Ansaugluftmenge auf ein Niveau vergrößert wird, das um eine vorbestimmte Zunahme größer ist als die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, während die Brennkraftmaschine normal leerläuft; und
ein Zündzeitpunktsteuermittel, das einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Rückkopplungsregelprozess erzeugt, um bei Gebrauch die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einer vorbestimmten Solldrehzahl hin zu konvergieren, und das den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf der Basis des erzeugten Befehlswerts steuert/regelt, um hierdurch den Zündzeitpunkt zu verzögern, worin das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel umfasst, das bei Gebrauch die vorbestimmte Zunahme in Abhängigkeit von der Motortemperatur der Brennkraftmaschine etabliert.
Nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, vergrößert das Ansaugluftmengensteuermittel die in die Brennkraftmaschine gesaugte Ansaugluftmenge auf ein Niveau, das um eine vorbestimmte Zunahme größer ist als die in die Brennkraftmaschine angesaugte Ansaugluftmenge, während die Brennkraftmaschine normal leerläuft, z. B. nachdem ein Kraftfahrzeug, welches das Steuersystem enthält, normal gefahren ist, jedoch nicht, während die Brennkraftmaschine leerläuft, um einen katalytischen Wandler schnell zu aktivieren, nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat. Hierbei nimmt die Drehzahl der Brennkraftmaschine tendenziell zu, weil die in die Brennkraftmaschine gesaugte Ansaugluftmenge zunimmt. Jedoch erzeugt das Zündzeitpunktsteuermittel einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu der vorbestimmten Solldrehzahl hin zu konvergieren, und steuert/regelt den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf der Basis des erzeugten Befehlswerts.
Bevorzugt steuert das Zündzeitpunktsteuermittel den Zündzeitpunkt, um die Drehzahl zu halten, die aufgrund der vergrößerten Ansaugluftmenge tendenziell zunimmt, gemäß dem Rückkopplungsregelprozess zu der Solldrehzahl hin. Im Ergebnis wird der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine verzögert, um die Tendenz der Drehzahlzunahme aufgrund der vergrößerten Ansaugluftmenge zu reduzieren. Somit erzeugt die Brennkraftmaschine mehr Verbrennungswärme als dann, wenn sie normal leerläuft, was die Temperatur der davon abgegebenen Abgase erhöht. Der durch die Abgase aufgewärmte katalytische Wandler wird schnell aktiviert, um ein gewünschtes Niveau der Abgasreinigungsleistung zu erreichen.
Da der Zündzeitpunkt durch das Zündzeitpunktsteuermittel gesteuert wird, während die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel vergrößert wird, ist es nicht notwendig, eine Verzögerung in der Steuerung der Ansaugluftmenge zu berücksichtigen. Insbesondere weil eine Verzögerung in der Steuerung der Ansaugluftmenge sich in der Drehzahl (der Ist- Drehzahl) der Brennkraftmaschine wiederspiegelt, wird der Zündzeitpunkt gemäß dem Rückkopplungsregelprozess so geregelt, dass die Drehzahl zu der Solldrehzahl hin konvergiert, und der so geregelte Zündzeitpunkt wird für die Ist-Ansaugluftmenge optimiert.
Insofern die vergrößerte Ansaugluftmenge und der verzögerte Zündzeitpunkt aufgrund der Regelung des Zündzeitpunkts geeignet korreliert sind, können die Regelwirkung des Ansaugluftmengensteuermittels und die Regelwirkung des Zündzeitpunktsteuermittels unabhängig voneinander erfolgen. Insbesondere wird die Regelung des Zündzeitpunkts nur entsprechend dem Rückkopplungsregelprozess durchgeführt, der allein auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine gerichtet ist. Daher können die Regelung der Ansaugluftmenge und die Regelung des Zündzeitpunkts gemäß einer einfachen Steuerprozedur ausgeführt werden.
Konsequenterweise können, zumindest in den bevorzugten Ausführungen der Erfindung, der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine und die in die Brennkraftmaschine gesaugte Ansaugluftmenge gemäß einer einfachen Steuerprozedur genau gesteuert/geregelt werden, um den katalytischen Wandler oder Abgasreiniger schnell auf ein gewünschtes Niveau der Abgasreinigungsleistung zu aktivieren, nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, sodass die Brennkraftmaschine in der Lage ist, gereinigte Abgase abzugeben. Grundlegend werden auch die Drehzahl und das Drehmoment der Brennkraftmaschine stabilisiert, weil der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß dem Rückkopplungsregelprozess so geregelt wird, dass die Drehzahl zu der Solldrehzahl hin konvergiert, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird.
Wenn ferner die Motortemperatur relativ hoch ist, dann unterliegt die Brennkraftmaschine einer Belastung, falls die durch die Brennkraftmaschine erzeugte Verbrennungswärme aufgrund der vergrößerten Ansaugluftmenge und des gesteuerten Zündzeitpunkts zu intensiv ist. Wenn die Motortemperatur relativ hoch ist, ist häufig die Temperatur des katalytischen Wandlers relativ hoch. Weil die Zunahme der Ansaugluftmenge von der Motortemperatur abhängig ist, wird verhindert, dass die Brennkraftmaschine einer übermäßigen Belastung unterliegt oder eine zu intensive Verbrennungswärme erzeugt. Da der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Zunahme der Ansaugluftmenge verzögert wird, die in Abhängigkeit von der Motortemperatur etabliert wird, ist der Zündzeitpunkt von der Motortemperatur abhängig.
Die Solldrehzahl kann vom Start der Regelung des Zündzeitpunkts mit dem Zündzeitpunktsteuermittel konstant sein. Bevorzugt umfasst jedoch das Steuersystem ferner ein Solldrehzahlsetzmittel und zum Etablieren der Solldrehzahl durch Änderung der Solldrehzahl von einer voreingestellten Drehzahl zu einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl hin, nachdem die Drehzahl der Brennkraftmaschine die voreingestellte Drehzahl erreicht hat, die höher ist als die Leerlaufdrehzahl, nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, durch das Ansaugluftmengensteuermittel begonnen hat, größer zu werden.
Die Solldrehzahl, die zur Regelung des Zündzeitpunkts gemäß dem Rückkopplungsregelprozess verwendet wird, wird bevorzugt etabliert, indem sie selbst von einer voreingestellten Dreh zahl zu einer vorbestimmten Drehzahl hin geändert wird, nachdem die Drehzahl der Brennkraftmaschine die voreingestellte Drehzahl erreicht hat, die höher als die Leerlaufdrehzahl ist, bei der die Drehzahl schließlich gehalten wird. Die Solldrehzahl wird schließlich auf die Leerlaufdrehzahl gesetzt. Der Zündzeitpunkt wird gemäß dem Rückkopplungsregelprozess geregelt, um die Drehzahl progressiv zu der Solldrehzahl hin zu konvergieren. Bevorzugt wird der Zündzeitpunkt für eine gewisse Zeitdauer geregelt (verzögert, um die Drehzahl zu halten, nachdem sie auf die voreingestellte Drehzahl erhöht wurde, die aufgrund der vergrößerten Ansaugluftmenge höher ist als die Leerlaufdrehzahl höher als die Leerlaufdrehzahl, die die Endsolldrehzahl ist, und dann konvergiert schließlich die Drehzahl zu der Leerlaufdrehzahl hin. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Drehzahl abrupt abfällt oder in Bezug auf die Leerlaufdrehzahl stark abfällt, um zu verhindern, dass die Brennkraftmaschine während einer Anfangsstufe der Regelung (Verzögerung) des Zündzeitpunkts gemäß dem Rückkopplungsregelungsprozess, unstabil läuft.
Das Ansaugluftmengensteuermittel umfasst bevorzugt Mittel, um die vorbestimmte Zunahme progressiv mit der Zeit zu vergrößern, unmittelbar nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, begonnen hat, größer zu werden. Wenn die Ansaugluftmenge stufenweise erhöht würde, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, dann würde die Brennkraftmaschine tendenziell unstabil laufen.
Da jedoch die Zunahme der Ansaugluftmenge progressiv erhöht wird, wird verhindert, dass die Brennkraftmaschine unstabil läuft.
Ferner umfasst das Ansaugluftmengensteuermittel bevorzugt ein Mittel, um die vorbestimmte Zunahme progressiv mit der Zeit zu reduzieren, bei Ablauf einer vorbestimmten Zeit, nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, begonnen hat, größer zu werden. Bei Ablauf einer vorbestimmten Zeit, nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, wird, auch wenn die Ansaugluftmenge konstant ist, die Reibung in verschiedenen Teilen der Brennkraftmaschine reduziert, wenn die Brennkraftmaschine warm wird, und die Drehzahl der Brennkraftmaschine steigt tendenziell an. Durch progressives Reduzieren der Zunahme der Ansaugluftmenge nach Ablauf der vorbestimmten Zeit, kann die Tendenz, dass die Drehzahl aufgrund der reduzierten Reibung zunimmt, kompensiert werden, ohne den Zündzeitpunkt übermäßig zu verzögern.
Daher sieht die vorliegende Erfindung, zumindest in ihren bevorzugten Ausführungen, ein Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einem relativ einfachen Prozess vor, um den Zündzeitpunkt und die Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine zu steuern/regeln, um einen Abgasreiniger zu einer frühen Stufe zu aktivieren, um ein gewünschtes Niveau der Abgasreinigungsleistung zu erreichen, nachdem die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat, sodass die Brennkraftmaschine in der Lage ist, gereinigte Abgase abzugeben.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung, zumindest in ihren bevorzugten Ausführungen, ein Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine vor, um glattgängig stabil zu laufen und um Schwankungen in der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund einer Reibungsminderung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine zu unterdrücken, um hierdurch die Drehzahl auf einem stabilen Niveau zu halten.
Der Zündzeitpunkt, auf den eine Brennkraftmaschine tatsächlich geregelt werden kann, d. h. ein Zündzeitpunkt, der einen richtigen Lauf einer Brennkraftmaschine ermöglicht, hat einen gewissen zulässigen Bereich aufgrund mechanischer oder elektrischer Eigenschaften einer Zündvorrichtung, wie etwa einem Verteiler o. dgl. und Betriebscharakteristiken der Brennkraftmaschine. Insofern der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel erzeugt wird, einfach so erzeugt wird, dass er die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu der Solldrehzahl hin konvergiert, kann der Befehlswert selbst aus dem zulässigen Bereich herausfallen. Wenn der Befehlswert aus dem zulässigen Bereich herausfällt, dann muss der tatsächliche Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf einen Grenzwert des zulässigen Bereichs beschränkt werden.
Wenn die Brennkraftmaschine warm geworden ist, ist die Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine reduziert, was ermöglicht, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunehmen kann. Infolgedessen kann der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, nahe zu einer Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs hin verzögert werden.
Wie oben beschrieben, wird, nach Ablauf einer gewissen Zeit, nach der die in die Brennkraftmaschine gesaugte Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, die Zunahme der Ansaugluftmenge progressiv reduziert, um die Tendenz zu reduzieren, dass die Drehzahl aufgrund der verringerten Reibung zunimmt, was verhindert, dass der Befehlswert für den Zündzeitpunkt die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs erreicht. Jedoch wird die Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine durch verschiedene Faktoren beeinflusst und kann zu einer frühen Stufe auf einen unerwartet hohen Grad abfallen. Auch wenn in diesem Fall die Zunahme der Ansaugluftmenge allein mit der Zeit progressiv reduziert wird, kann die Tendenz der Ist-Drehzahl, in Bezug auf die Solldrehzahl zuzunehmen, nicht ausreichend reduziert werden, was erlaubt, dass der erzeugte Befehlswert für den Zündzeitpunkt die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs erreicht oder sogar über die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs hinaus verzögert wird. Wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs erreicht oder über die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs hinaus verzögert wird, dann wird, da der Ist-Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs begrenzt werden muss, der tatsächliche Zündzeitpunkt (die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs) weiter vorverlagert als der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der erzeugt wird, um die Drehzahl zu der Solldrehzahl hin zu konvergieren. Im Ergebnis kann die Tendenz, dass die Drehzahl auf ein höheres Niveau ansteigt als die Solldrehzahl, nicht reduziert werden.
Im Hinblick auf den obigen Nachteil umfasst das Ansaugluftmengensteuermittel bevorzugt ein Mittei, um die vorbestimmte Zunahme zu korrigieren, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt ist, weiter verzögert wird als ein vorbestimmter Schwellenwert, der in einem verzögerten Bereich etabliert ist, innerhalb eines zulässigen Zündzeitpunktbereichs, in dem die Brennkraftmaschine normal arbeiten kann.
Während die Drehzahl der Brennkraftmaschine tendenziell höher wird als die Solldrehzahl, aufgrund der verringerten Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine, dann wird der Befehlswert weiter verzögert als der Schwellenwert, wenn der Befehlswert für den gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugten Zündzeitpunkt kontinuierlich verzögert wird. Wenn dies passiert, korrigiert das Ansaugluftmengensteuermittel die vorbestimmte Zunahme, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren. Die Zunahmetendenz der Drehzahl ist nun reduziert, was verhindert, dass der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter verzögert wird. Da der Schwellenwert innerhalb des zulässigen Zündzeitpunktbereichs liegt, fällt der Befehlswert für den Zündzeitpunkt leicht in den zulässigen Bereich. Anders ausgedrückt, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt die Neigung hat, aufgrund der Drehzahlzunahmetendenz aus dem zulässigen Bereich heraus verzögert zu werden, dann wird die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert, die Zunahmetendenz der Drehzahl zu unterdrücken. Der Befehlswert für den Zündzeitpunkt verhindert nun, dass die aus dem zulässigen Bereich heraus kontinuierlich verzögert wird. Während aufgrund der verringerten Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine, die Drehzahl der Brennkraftmaschine tendenziell höher wird als die Solldrehzahl, wird demzufolge verhindert, dass ein Befehlswert für den Zündzeitpunkt erzeugt wird, der aus dem zulässigen Bereich heraus verzögert wird, und der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine kann gemäß einem Befehlswert geregelt werden, der erzeugt wird, um die Drehzahl zu der Solldrehzahl hin zu konvergieren. Die Drehzahl kann nun stabil zu der Solldrehzahl hin konvergiert werden und kann somit stabil auch die Solldrehzahl geregelt werden.
Wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter verzögert wird als der Schwellenwert, wird die Korrektur der zeitlichen Zunahme der Ansaugluftmenge zum Reduzieren der Ansaugluftmenge nicht notwendigerweise mit der progressiven Reduktion der zeitlichen Zunahme der Ansaugluftmenge kombiniert. Jedoch können diese Regelprozesse miteinander kombiniert werden, um die Tendenz der Drehzahlzunahme aufgrund der verringerten Reibung der Brennkraftmaschine akkurat zu reduzieren, um hierdurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu stabilisieren.
Bevorzugt umfasst das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel, um eine Korrekturgröße progressiv zu vergrößern, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt ist, weiter verzögert wird als der vorbestimmte Schwellenwert.
Durch progressives Vergrößern der Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter verzögert wird als der vorbestimmte Schwellenwert, lässt sich verhindern, dass der erzeugte Befehlswert für den Zündzeitpunkt aus dem zulässigen Bereich heraus verzögert wird, auch wenn die Drehzahl eine starke Zunahmetendenz aufgrund eines relativ starken Reibungsabfalls der Brennkraftmaschine hat. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Drehzahl und der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine sich abrupt ändern, was gestattet, dass die Brennkraftmaschine stabil arbeitet oder den Kraftstoff stabil verbrennt.
Bevorzugt umfasst das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel, um die Korrekturgröße in jedem Zyklus um einen vorbestimmten Wert zu vergrößern, der in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der Brennkraftmaschine etabliert wird, wenn die Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, progressiv vergrößert wird.
Die Zeitabhängige Reibungsminderung der Brennkraftmaschine ist grundlegend von dem Aufwärmzustand der Brennkraftmaschine abhängig (z. B. der Motortemperatur beim Start der Brennkraftmaschine). Wenn daher die Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, in jedem Regelzyklus um einen vorbestimmten Wert progressiv vergrößert wird, der in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand der Brennkraftmaschine etabliert ist, kann die Zunahme der Ansaugluftmenge in einer Weise reduziert werden, die an die Zeitabhängige Reibungsminderung der Brennkraftmaschine angepasst ist. Dementsprechend kann die Zunahmetendenz der Drehzahl aufgrund der verringerten Reibung der Brennkraftmaschine geeignet reduziert werden, was erlaubt, dass der Befehlswert für den Zündzeitpunkt außerhalb des zulässigen Bereichs verzögert wird.
Das Ansaugluftmengensteuermittel umfasst bevorzugt ein Mittel, um die Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, auf einer voreingestellten Korrekturgröße zu halten, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, so geändert wird, dass er weiter vorverlagert wird als der vorbestimmte Schwellenwert, wenn die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren. Die Tatsache, dass der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert, während die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert wird, bedeutet, dass die Zunahmetendenz der Drehzahl reduziert wird, ohne die Zunahme der Ansaugluftmenge weiter zu reduzieren. Durch Halten der Korrekturgröße für die Zunahme der vorhandenen Korrekturgröße lässt sich daher verhindern, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge zu stark reduziert wird, und daher verhindern, dass die von der Brennkraftmaschine erzeugte Wärmemenge zu stark reduziert wird. Daher kann der katalytische Wandler frühzeitig aktiviert werden.
Wie oben beschrieben, wird die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt aus dem zulässigen Bereich heraus verzögert wird. Obwohl der Schwellenwert auf die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs gesetzt werden kann, wird der Schwellenwert bevorzugt weiter vorverlagert als eine Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs. Wenn der Schwellenwert weiter vorverlagert wird als die Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs, bevor der Befehlswert für den Zündzeitpunkt die Verzögerungsgrenze erreicht, aufgrund der Zunahmetendenz der Drehzahl, wird die Zunahmetendenz der Drehzahl reduziert, indem die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert wird. Daher fällt der Befehlswert für den Zündzeitpunkt leicht und zuverlässig in den zulässigen Bereich. Somit kann der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine zuverlässig gemäß dem Befehlswert für den Zündzeitpunkt geregelt werden, sodass die Regelbarkeit und Stabilität der Drehzahl der Brennkraftmaschine vergrößert werden kann.
Wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter verzögert wird als der Schwellenwert, wird die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert. Bevorzugt umfasst das Zündzeitpunktsteuermittel ein Mittel, um einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Proportional-plus-Integral-(PI)-Regelprozess als dem Rückkopplungsregelprozess zu erzeugen und den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine mit einer Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs zu steuern/regeln und den Wert eines Integralglieds des Proportional-plus-Integral-Regelprozesses auf einem gegenwärtigen Wert zu halten, wenn der erzeugte Befehlswert weiter verzögert wird als die Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs.
Wenn die Tendenz der Drehzahl nicht sofort reduziert werden kann, indem die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert wird, aufgrund einer abrupten Lastabnahme der Brennkraftmaschine, und der Befehlswert für den Zündzeitpunkt weiter verzögert wird als die Verzögerungsgrenze des zulässigen Bereichs, dann wird die Drehzahl erhöht, indem der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf die Verzögerungsgrenze beschränkt wird, die weiter vorverlagert ist als der Befehlswert für den Zündzeitpunkt. Da hierbei der Wert des Integralglieds des Proportional-plus-Integral-Regelprozesses auf dem gegenwärtigen Wert gehalten wird, dann wird der von dem Proportional-plus-Integral-Regelprozess erzeugte Befehlswert für den Zündzeitpunkt schnell weiter vorverlagert als die Verzögerungsgrenze, wenn anschließend die Drehzahl tendenziell in Bezug auf Solldrehzahl abnimmt, aufgrund einer weiteren Minderung in der Zunahme der Ansaugluftmenge oder einer scharfen Zunahme in der Last der Brennkraftmaschine. Demzufolge kann der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine schnell gemäß dem Befehlswert für den Zündzeitpunkt geregelt werden, sodass die Abnahmetendenz der Drehzahl schnell reduziert wird, was gestattet, dass die Drehzahl zuverlässig zu der Solldrehzahl hin konvergiert wird.
Der Proportional-plus-Integral-Regelprozess kann durch einen Proportionalplus-Integralplus-differenziellen (PID)-Regelprozess ersetzt werden.
Das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung kann ferner die folgenden Merkmale enthalten:
Das Steuersystem umfasst ferner bevorzugt ein Entscheidungsmittel, um zu entscheiden, ob die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel aufzuheben sind oder nicht, auf der Basis eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, worin das Ansaugluftmengensteuermittel und das Zündzeitpunktsteuermittel gesperrt werden, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben sind.
Insbesondere umfasst das Entscheidungsmittel ein Mittel, um zu entscheiden, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Luftansaugmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel aufzuheben sind, wenn zumindest eines von Last, Drehzahl und Maschinentemperatur der Brennkraftmaschine in dem Betriebszustand einer vorbestimmten Bedingung genügt.
Alternativ umfasst das Steuersystem ferner bevorzugt ein Entscheidungsmittel, um zu entscheiden, ob die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel aufzuheben sind oder nicht, auf der Basis einer abgelaufenen Zeit, in der die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel vergrößert wird, worin das Ansaugluftmengensteuermittel und das Zündzeitpunktsteuermittel gesperrt werden, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben sind.
Insbesondere umfasst das Entscheidungsmittel bevorzugt ein Mittel, um zu entscheiden, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel aufzuheben sind, wenn die abgelaufene Zeit eine vorbestimmte Zeit überschreitet.
Unter einer bestimmten Bedingung, in der die Brennkraftmaschine eine Last antreibt, oder wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine übermäßig hoch oder niedrig ist, oder die Motortemperatur übermäßig hoch oder niedrig ist, sollte die Zunahme der Ansaugluftmenge bevorzugt aufgehoben werden, um zu erlauben, dass die Brennkraftmaschine eine Last antreibt, oder um die Belastung der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Wenn die Zeit, in der die Ansaugluftmenge zu vergrößern ist, zu lang ist, dann wird die Temperatur der Brennkraftmaschine und des Abgasreinigers tendenziell zu hoch. Daher sollte bevorzugt eine gewisse Grenze auf die Zeit auferlegt werden, in der die Ansaugluftmenge zu vergrößern ist.
Das Entscheidungsmittel entscheidet, ob die Zunahme der Ansaugluftmenge und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine aufzuheben sind, auf der Basis der Betriebszustände, wie etwa dem Lastzustand, der Drehzahl und der Motortemperatur der Brennkraftmaschine, sowie der abgelaufenen Zeit, in der die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel vergrößert wird. Wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine aufzuheben sind, dann werden das Ansaugluftmengensteuermittel und das Zündzeitpunktsteuermittel gesperrt. Daher kann die Ansaugluftmenge vergrößert werden, um den katalytischen Wandler zu einer frühen Stufe unter geeigneten Bedingungen zu aktivieren.
Bevorzugt umfasst das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel, um die Zunahme der Ansaugluftmenge sofort zu stoppen, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben ist, und umfasst das Zündzeitpunktsteuermittel ein Mittel, um den Zündzeitpunkt progressiv vorzuverlagern, der gemäß dem Rückkopplungsregelprozess verzögert worden ist, wenn die Steuerung des Zündzeitpunkts, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben ist.
Nachdem die Zunahme der Ansaugluftmenge gestoppt ist, kann die Brennkraftmaschine nach Wunsch durch Betätigen des Drosselventils der Brennkraftmaschine betrieben werden, und der Zündzeitpunkt wird progressiv vorverlagert, um zu verhindern, dass die Brennkraftmaschine abrupten Drehzahländerungen unterliegt.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun nur als Beispiel und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Art und Weise darstellt, in der das in Fig. 1 gezeigte Steuersystem arbeitet;
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses als Hauptroutine, die durch das in Fig. 1 gezeigte Steuersystem ausgeführt wird;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine der in Fig. 3 gezeigten Hauptroutine;
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm einer anderen Unterroutine in der in Fig. 3 gezeigten Hauptroutine;
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in Fig. 5 gezeigten Unterroutine;
Fig. 7 ist ein Diagramm einer Datentabelle, die in der in Fig. 6 gezeigten Unterroutine verwendet wird;
Fig. 8 ist ein Diagramm einer anderen Datentabelle, die in der in Fig. 6 gezeigten Unterroutine verwendet wird;
Fig. 9 ist ein Diagramm einer noch anderen Datentabelle, die in der in Fig. 6 gezeigten Unterroutine verwendet wird;
Fig. 10 ist ein Flussdiagramm einer noch anderen Unterroutine in der in Fig. 3 gezeigten Hauptroutine;
Fig. 11 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in Fig. 10 gezeigten Unterroutine;
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm einer anderen Unterroutine in der in Fig. 10 gezeigten Unterroutine;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das den Steuerprozess veranschaulicht, der in dem in Fig. 1 gezeigten Steuersystem ausgeführt wird;
Fig. 14 ist ein Diagramm, da den Steuerprozess veranschaulicht, der in dem in Fig. 1 gezeigten Steuersystem ausgeführt wird; und
Fig. 15 ist ein Diagramm, das verschiedene Muster zum Setzen von Solldrehzahlen für die Brennkraftmaschine zeigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuergerät 2 zum Steuern/Regeln der Brennkraftmaschine 1.
Die Brennkraftmaschine 1 ist als Antriebsquelle an einem Kraftfahrzeug, wie etwa einem Automobil, einem Hybridfahrzeug etc. angebracht und gibt Abgase, z. B. durch einen katalytischen Dreiwegewandler 3, in die Atmosphäre ab.
Das Steuersystem hat auch einen Drehzahlsensor 4 zum Erfassen einer Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1, einen Motortemperatursensor 5 zum Erfassen einer Motortemperatur (Kühlmitteltemperatur) TW der Brennkraftmaschine, einen Ansaugdrucksensor 6 zum Erfassen eines Ansaugdrucks PB der Brennkraftmaschine 1, einen Atmosphärentemperatursensor 7 zum Erfassen einer Atmosphärentemperatur TA, einen Gaspedalniederdrücksensor 8 zum Erfassen einer Bewegung AP eines Gaspedals (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9 zum Erfassen einer Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs. Das Steuersystem enthält ferner eine Zündvorrichtung 10 zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkraftmaschine 1, eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung 11 zum Zuführen von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine 1 sowie einen Drosselventilaktuator 12 zum Aktivieren von Drosselventilen (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 wird mit einem Luft-Kraftstoff- Gemisch durch Kanäle versorgt, die mit den Drosselventilen ausgestattet sind, sowie Bypasskanälen, die die Drosselventile umgehen.
Das Kraftfahrzeug enthält auch einen Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine 1, eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zu verschiedenen elektronischen Vorrichtungen an dem Kraftfahrzeug (in der dargestellten Ausführung ein Automatikgetriebe) zum Übertragen der Antriebskraft von der Brennkraftmaschine 1 auf Antriebsräder sowie andere Mechanismen, wie bei üblichen Automobilen. Das Kraftfahrzeug enthält ferner Pumpen, die einem Servolenksystem und einer Klimaanlage etc. zugeordnet sind und die durch die Brennkraftmaschine 1 betätigbar sind.
Das Steuergerät 2 umfasst einen Mikrocomputer und ist programmiert, um die Zündvorrichtung 10, die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 11, den Drosselventilaktuator 12 etc. zu steuern/zu regeln, damit die Brennkraftmaschine 1 basierend auf Ausgabewerten (erfassten Werten) von den Sensoren 4-9 und voreingestellten Datenwerten gemäß einem gegebenen Steuerprogramm arbeitet.
Das Steuergerät 2 hat Hauptfunktionen, d. h. ist zur Durchführung von Hauptfunktionen programmiert, welche umfassen: ein Ansaugluftmengensteuermittel 13 zum Steuern/Regeln des Drosselventilaktuators 12 zum Vergrößern der in die Brennkraftmaschine 1 gesaugten Ansaugluftmenge, während die Brennkraftmaschine 1 leerläuft, nachdem sie zu laufen begonnen hat, ein Solldrehzahlsetzmittel 14 zum Etablieren einer Solldrehzahl für die Brennkraftmaschine, wenn die Ansaugluftmenge vergrößert ist, ein Zündzeitpunktsteuermittel 15, zum Regeln, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine durch die Zündvorrichtung 10 auf der Basis der Solldrehzahl sowie ein Entscheidungsmittel 16 zum Entscheiden, ob die Steuerung durch das Ansaugluftmengensteuermittel 13 und das Zündzeitpunktsteuermittel 15 aufgehoben (gehemmt) werden soll oder nicht. Die detaillierten Funktionen dieser Mittel 13-16 werden später beschrieben.
Nachfolgend wird der Betrieb des Steuersystems zum Steuern/Regeln der Brennkraftmaschine 1 beschrieben.
Zuerst werden kurz grundlegende Betriebsumrisse des Steuersystems in Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Fig. 2 zeigt zeitabhängige Änderungen in der Drosselöffnung, dem Zündzeitpunkt und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, die durch das Steuerstystem gesteuert/geregelt ist, jeweils in oberen, mittleren und unteren Abschnitten von Fig. 2.
Wenn das Steuersystem durch einen Startschalter (nicht gezeigt) gestartet wird, während die Brennkraftmaschine 1 steht, initiiert das Steuersystem einen Betriebsmodus (nachfolgend als "Startmodus" bezeichnet), um die Brennkraftmaschine mit dem Startermotor anzulassen, um die Brennkraftmaschine 1 zu starten. In dem Startmodus werden die Drosselventilöffnung und der Zündzeitpunkt so geregelt, wie in Fig. 2 gezeigt, und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 variiert, wie in Fig. 2 gezeigt.
Wenn ein vollständiger Verbrennungszustand der Brennkraftmaschine 1 in dem Startmodus bestätigt wird, tritt das Steuersystem in einen Betriebsmodus ein (nachfolgend als "CWU"-Modus bezeichnet), damit die Brennkraftmaschine 1 leerläuft und damit gleichzeitig der katalytische Wandler 3 schnell aktiviert wird.
In dem CWU-Modus steuert/regelt das Steuersystem die Drosselventilöffnung THO, die die in die Brennkraftmaschine 1 gesaugte Ansaugluftmenge bestimmt, um die Ansaugluftmenge zu vergrößern (THO > 0), wie in dem oberen Abschnitt von Fig. 2 angegeben, um hierdurch die Ansaugluftmenge auf einen Wert zu vergrößern, der größer ist als dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft. Wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft, wie etwa dann, wenn das Kraftfahrzeug vorübergehend geparkt wird, nachdem es gelaufen ist (bei anderem Leerlauf als dem CWU- Modus), ist die Drosselventilöffnung THO "0", und die Ansaugluft wird in die Brennkraftmaschine 1 nur durch einen Bypasskanal gesaugt, der das Drosselventil umgeht. In dem CWU-Modus wird die Drosselventilöffnung THO gesteuert, um in die Brennkraftmaschine 1 gesaugte Ansaugluftmenge auf einen Wert zu vergrößern, der größer ist als dann, wenn die Brennkraftmaschine normal leerläuft (die Drosselventilöffnung THO entspricht einer Drosselventilöffnung, die mit einer Zunahme der Ansaugluftmenge von der Ansaugluftmenge einhergeht, die angesaugt wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft).
Die Änderung in der Drosselventilöffnung THO, d. h. die Änderung in der Zunahme der Ansaugluftmenge, wird unter bestimmten Bedingungen in einer Weise korrigiert, um die Zunahme der Ansaugluftmenge zu reduzieren. In dem CWU-Modus nimmt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu, wenn die Ansaugluftmenge zunimmt (die Drosselventilöffnung THO wird größer), wie in dem unteren Abschnitt von Fig. 2 mit der durchgehend linierten Kurve angegeben. Wenn die Drehzahl NE eine voreingestellte Drehzahl erreicht, die um einen vorbestimmten Wert NECPIS höher ist als eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl NOBJ, steuert das Steuersystem den Zündzeitpunkt IGLOG der Brennkraftmaschine so, dass er verzögert wird, wie in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der durchgehend linierten Kurve angegeben.
Zum Verzögern des Zündzeitpunkts IGLOG wird eine Solldrehzahl NE/CWU für die Brennkraftmaschine 1 etabliert, wie in dem unteren Abschnitt von Fig. 2 mit der unterbrochen-linierten Kurve angegeben. Die Solldrehzahl NE/CWU wird von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) mit einer vorbestimmten Rate (Gradienten) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin abgesenkt. Nachdem sie die Leerlaufdrehzahl NOBJ erreicht hat, wird die Solldrehzahl NE/CWU auf der Leerlaufdrehzahl NOBJ gehalten. Die Leerlaufdrehzahl NOBJ wird auf eine Drehzahl gesetzt, die höher ist als die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, wenn diese normal leerläuft.
Um die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren, führt das Steuersystem einen Rückkopplungsregelprozess (PI (Proportional-plus-Integral)-Regelprozess in dieser Ausführung) aus, um eine Korrekturgröße IG/CPID zu bestimmen, um dert Zündzeitpunkt zu verzögern, in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der unterbrochenlinierten Kurve angegeben und nachfolgend als "Verzögerungskorrekturgröße IG/CPiD" bezeichnet) und den Basiszündzeitpunkt IGBASE (in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der Punkt-Strich-linierten Kurve angegeben), um die verzögerte Korrekturgröße IG/CPID zu korrigieren, um hierdurch den Zündzeitpunkt IGLOG zu bestimmen (genauer gesagt, einen Zündzeitpunktbefehlswert).
Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Gaspedal niederdrückt, um das Kraftfahrzeug in dem CWU-Modus anzufahren, wird der CWU-Modus aufgehoben, und das Steuersystem tritt in einen Betriebsmodus ein (nachfolgend als "normaler Modus" bezeichnet), um die Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaspedals zu betreiben. In dem Normalmodus wird die Drosselventilöffnung THO unmittelbar entsprechend der Bewegung des Gaspedals geregelt (siehe rechter Abschnitt der Kurve in dem oberen Abschnitt von Fig. 2). Nachdem der CWU-Modus aufgehoben ist, wird der Zündzeitpunkt IGLOG der Brennkraftmaschine 1 progressiv zu dem Basiszündzeitpunkt IGBASE zurückgebracht, der weiter vorverlagert ist als der Zündzeitpunkt IGLOG.
Der CWU-Modus kann unter bestimmten Umständen entbehrlich sein und kann unter Umständen aufgehoben werden, außer dann, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird.
Nachfolgend werden Details vom Betrieb des Steuersystems beschrieben.
Wenn das Steuersystem gestartet wird, während die Brennkraftmaschine 1 steht, führt das Steuergerät 2 eine in Fig. 3 gezeigte Hauptroutine in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen aus, jeweils gleich einer Kurbelwinkeldauer (= einem Intervall zwischen OTs).
In der Hauptroutine entscheidet das Steuergerät 2 in SCHRITT 3-1, ob der Betriebsmodus des Steuersystems 1 der Startmodus ist oder nicht. Das Steuergerät 2 fällt diese Entscheidung, indem sie nachsieht, ob eine sogenannte Vollvebrennung in der Brennkraftmaschine 1 bestätigt wird oder nicht. Der Betriebsmodus des Steuersystems bleibt in dem Startmodus, bis eine Vollverbrennung bestätigt wird. Das Steuergerät bestätigt eine Vollverbrennung auf der Basis eines Ausgangssignals (Drehzahl NE) von dem Drehzahlsensor 4.
Wenn der Betriebsmodus des Steuersystems in SCHRITT 3-1 der Startmodus ist, dann bewirkt das Steuergerät 2 einen Startmodusprozess zum Betreibender Brennkraftmaschine 1 in dem Startmodus in SCHRITT 3-2, wonach der gegenwärtige Steuerzyklus beendet wird.
In dem Startmodusprozess bestimmt das Steuergerät 2 Befehlswerte für die zuzuführende Kraftstoffmenge und den Zündzeitpunkt und die Drosselventilöffnung THO der Brennkraftmaschine 1 auf der Basis erfasster Signale von den Sensoren 4 bis 8, gegebenen Kennfeldern und Gleichungen. Gemäß dem bestimmten Befehlswert betreibt das Steuergerät 2 die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 11, die Zündvorrichtung 10 und den Drosselventilaktuator 12 und lässt die Brennkraftmaschine 1 den Startermotor an, um hierdurch die Brennkraftmaschine 1 zu starten.
In dem Startmodusprozess initialisiert das Steuergerät 2 verschiedene Parameter wie etwa Flags zum Steuern/Flegeln der Brennkraftmaschine 1 in dem CWU-Modus.
Die Parameter, welche initialisiert werden, umfasst eine Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) ("n" bezeichnet eine Regelzykluszahl) für den Zündzeitpunkt, ein Integralglied I/IGCWU(n) zum Bestimmen der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) gemäß PID-Regelung, einen gemessenen Zeitwert T/CWU (nachfolgend als "CWU abgelaufene Zeit T/CWU" bezeichnet) eines Hochzähltimers, der eine in dem CWU-Modus abgelaufene Zeit misst (eine Zeit, nachdem der Startmodus geendet hat), ein Flag F/CWUON (nachfolgend als "CWU-Anzeigeflag F/CWUON" bezeichnet) zum Anzeigen, ob der Betriebsmodus der CWU-Modus ist oder nicht, ein Flag F/NEFB (nachfolgend als "Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB" bezeichnet) zum Anzeigen, ob die Korrektur des Zündzeitpunkts zu dessen Verzögerung ausgeführt werden soll oder gerade ausgeführt wird oder nicht, ein Flag F/THODEC (nachfolgend als "Zunahmekorrekturflag F/THODEC bezeichnet) zum Anzeigen, ob ein Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, dessen Bestimmung später beschrieben wird, auf einer Verzögerungsseite eines Schwellenwerts liegt, und eine Drosselventilöffnung THO (die Zunahme der Ansaugluftmenge) in dem CWU-Modus reduziert werden soll oder nicht, sowie eine Korrekturgröße THO/DEC (entsprechend einer Korrekturgröße für die Zunahme der Ansaugluftmenge, und nachfolgend als "Drosselkorrekturgröße THO/DEC" bezeichnet) für die Drosselventilöffnung THO bei der Korrektur der Zunahme der Ansaugluftmenge. Diese Parameter werden auf "0" gesetzt, wenn sie initialisiert werden.
Wenn das CWU-Anzeigeflag F/CWUON "0" ist, zeigt dies an, dass der Betriebmodus der Normalmodus ist, und wenn das CWU-Anzeigeflag F/CWUON "1" ist, zeigt dies an, dass der Betriebsmodus der CWU-Modus ist. Wenn das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB "0" ist, zeigt dies an, dass die Korrektur des Zündzeitpunkts zur Verzögerung desselben nicht ausgeführt werden soll, und wenn das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB "1" ist, zeigt dies an, dass die Korrektur des Zündzeitpunkts zum Verzögern desselben ausgeführt werden soll oder gerade ausgeführt wird. Wenn das Zunahmekorrekturflag F/THODEC "0" ist, zeigt dies an, dass die Drosselventilöffnung THO nicht reduziert werden soll, und wenn das Zunahmekorrekturflag F/THODEC "1" ist, zeigt dies an, dass die Drosselventilöffnung THO reduziert werden soll.
In dem Startmodus wird die Motortemperatur TW der Brennkraftmaschine beim Starten der Brennkraftmaschine 1 durch den Motortemperatursensor 5 erfasst und in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert.
Wenn in SCHRITT 3-1 der Betriebsmodus nicht der Startmodus ist, d. h., wenn ein Vollverbrennungszustand der Brennkraftmaschine 1 bestätigt wird, dann berechnet das Steuergerät 2 in SCHRITT 3-3 einen Befehlswert für die der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Kraftstoffmenge. Das Entscheidungsmittel 16 entscheidet Bedingungen in SCHRITT 3-4, ob die Brennkraftmaschine 1 in dem CWU-Modus gesteuert werden soll oder nicht. Danach berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 13 in SCHRITT 3-5 einen Befehlswert THO für die Drosselventilöffnung. In SCHRITT 3-6 berechnet das Zündzeitpunktsteuermittel 15 einen Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt. Danach wird der gegenwärtige Steuerzyklus beendet.
Zum Berechnen eines Befehlswerts für die der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Kraftstoffmenge in SCHRITT 3-3, bestimmt das Steuergerät 2 eine zuzuführende Basiskraftstoffmenge unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds aus der von dem Drehzahlsensor 4 erfassten Drehzahl NE und dem von dem Ansaugdrucksensor 6 erfassten Ansaugdruck PB. Dann korrigiert das Steuergerät 2 die zuzuführende Basiskraftstoffmenge in Abhängigkeit von der vom Motortemperatursensor 5 erfassten Motortemperatur TW und der vom Atmosphärentemperatursensor 7 erfassten Atmosphärentemperatur TA, um hierdurch einen Befehlswert für die der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Kraftstoffmenge zu berechnen.
Der berechnete Befehlswert für die zuzuführende Kraftstoffmenge wird von dem Steuergerät 2 der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 11 zugeführt, die der Brennkraftmaschine entsprechend dem zugeführten Befehlswert die Kraftstoffmenge zuführt.
Für die Entscheidungsbedingungen in SCHRITT 3-4 führt das Entscheidungsmittel 16 eine in Fig. 4 gezeigte Unterroutine aus wie folgt:
Das Entscheidungsmittel 16 entscheidet in SCHRITT 4-1, ob die gegenwärtige CWU abgelaufene Zeit T/CWU kürzer ist als eine vorbestimmte Grenzzeit TCWULMT oder nicht (T/CWU < TCWULMT oder nicht). Wenn T/CWU ≥ TCWULMT, dann setzt das Entscheidungsmittel 16 in SCHRITT 4-11 das CWU-Anzeigeflag F/CWUON auf "0", was den Betriebsmodus auf den Normalmodus setzt, und setzt danach in SCHRITT 4-12 zwangsweise die CWU abgelaufene Zeit T/CWU auf die Grenzzeit TCWULMT. Die Grenzzeit TCWULMT ist so ausgewählt, dass sie eine Zeitdauer ist, in der die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luftansaugmenge vergrößert werden kann und der Zündzeitpunkt verzögert werden kann (CWU-Modus), um eine Temperatur zu erreichen, die hoch genug ist, um den katalytischen Wandler 3 ausreichend zu aktivieren.
Wenn in SCHRITT 4-1 T/CWU < TCWULMT, dann entscheidet das Entscheidungsmittel 16 in SCHRITT 4-2 einen gegenwärtigen Wert des Verzögerungskorrekturanzeigeflags F/NEFB, der in einer Unterroutine (siehe Fig. 10) zum Berechnen einer Verzögerungskorrekturgröße gesetzt wird, wie später beschrieben. Wenn F/NEFB = 0, entscheidet das Entscheidungsmittel in SCHRITT 4-3, ob die gegenwärtige CWU abgelaufene Zeit T/CWU kürzer ist als eine vorbestimmte Grenzzeit TCWUNG (die kürzer ist als die in SCHRITT 4-1 verwendete Grenzzeit TCWULMT). Wenn T/CWU ≥ TCWUNG, d. h. wenn die Zeit (= die abgelaufene Zeit T/CWU), die nach dem Ende des Startmodus abgelaufen ist, gleich oder länger als die Grenzzeit TCWUNG ist, während der Zündzeitpunkt nicht verzögert werden soll (F/NEFB = 0), dann werden SCHRITT 4-11, SCHRITT 4-12 ausgeführt (der Normalmodus wird etabliert).
Wenn in SCHRITT 4-2 F/NEFB = 1 oder in SCHRITT 4-3 T/CWU < TCWUNG, dann entscheidet das Entscheidungsmittel 16 in SCHRITT 4-4, ob ein erfasster Wert der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9 erzeugt wird, kleiner ist als ein vorbestimmter Wert V/CWUL, was anzeigt, dass das Kraftfahrzeug steht. Dann entscheidet das Entscheidungsmittel in SCHRITT 4-5, ob ein erfasster Wert der Bewegung AP des Gaspedals, der von dem Gaspedaldrucksensor 8 erzeugt wird, kleiner ist als ein vorbestimmter Wert APCLOSE, was anzeigt, dass das Gaspedal in einer annähernd vollständig geschlossenen Stellung ist. Wenn die Bedingungen in SCHRITT 4-4, SCHRITT 4-5 nicht erfüllt sind, d. h. wenn die Brennkraftmaschine 1 nicht leerläuft, dann werden SCHRITT 4-4, SCHRITT 4-12 ausgeführt (der Normalmodus wird etabliert).
Wenn die Bedingungen in SCHRITT 4-4, SCHRITT 4-5 erfüllt sind, d. h. wenn die Brennkraftmaschine 1 leerläuft, dann entscheidet das Entscheidungsmittel 16 in SCHRITT 4-6, ob ein erfasster Wert der Drehzahl NE, der von dem Drehzahlsensor 4 erzeugt wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht, und entscheidet dann in SCHRITT 4-7, ob ein erfasster Wert der Motortemperatur TW, der durch den Motortemperatursensor 5 erzeugt wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht. Wenn die Bedingungen in SCHRITT 4-6, SCHRITT 4-7 nicht erfüllt sind, d. h. wenn die Brennkraftmaschine 1 nicht leerläuft, dann werden SCHRITT 4-11, SCHRITT 4-12 ausgeführt (der Normalmodus wird etabliert).
Wenn die Bedingungen in SCHRITT 4-6, SCHRITT 4-7 erfüllt sind, dann entscheidet das Entscheidungsmittel in SCHRITT 4-8, SCHRITT 4-9, ob die Klimaanlage (genauer gesagt einer der Klimaanlage zugeordneter Kompressor) und das Servolenksystem (genauer gesagt eine dem Servolenksystem zugeordnete Ölpumpe) ausgeschaltet sind oder nicht, d. h. ob eine Kupplung des Kompressors ausgerückt ist und die dem Servolenksystem zugeordnete Ölpumpe lastfrei ist. Wenn entweder die Klimaanlage oder das Servolenksystem nicht ausgeschaltet sind, sondern arbeitet, dann werden SCHRITT 4- 11, SCHRITT 4-12 ausgeführt (der Normalmodus ist etabliert). Wenn die Bedingungen in SCHRITT 4-8, SCHRITT 4-9 erfüllt sind, d. h. wenn alle Bedingungen in SCHRITT 4-1 bis SCHRITT 4-9 erfüllt sind, wird in SCHRITT 4-10 das CWU-Anzeigeflag F/CWUON auf "1" gesetzt, was den Betriebsmodus des Steuersystems auf den CWU-Modus setzt.
Nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, wird, falls die Zustände der Klimaanlage und des Servolenksystems, die als Lasten der Brennkraftmaschine 1 dienen, dis Drehzahl NE, die Motortemperatur TW und die CWU abgelaufene Zeit T/CWU den Bedingungen in SCHRITT 4-1 bis SCHRITT 4-9 genügen, wie durch das Entscheidungsmittel 16 bestimmt, wird der CWU-Modus etabliert (das CWU-Anzeigeflag F/CWUON = 1).
Wenn die Klimaanlage und das Servolenksystem aktiviert werden sollen, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, oder wenn die Klimaanlage und das Servolenksystem aktiviert werden sollen, während das Steuersystem in dem CWU-Modus ist, dann wird, da die Bedingungen in SCHRITT 4-4, SCHRITT 4-5, SCHRITT 4-8, SCHRITT 4-9 nicht erfüllt sind, der Betriebsmodus des Steuersystems auf den Normalmodus gesetzt, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, oder der CWU-Modus wird aufgehoben und der Normalmodus wird etabliert (das CWU-Anzeigeflag F/CWUON = 0).
Ähnlich wenn die Drehzahl NE und die Motortemperatur TW zu hoch oder zu niedrig sind, dann wird, da die Bedingungen in SCHRITT 4-6, SCHRITT 4-7 nicht erfüllt sind, der Betriebsmodus des Steuersystems auf den Normalmodus gesetzt, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, oder der CWU-Modus wird aufgehoben und der Normalmodus wird etabliert (das CWU-Anzeigeflag F/CWUON = 0).
Wenn die Zeit (= CWU abgelaufene Zeit T/CWU), die abgelaufen ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 in dem CVUU-Modus arbeitet, länger ist als die Grenzzeit TCWULMT (die Bedingung in SCHRITT 4-1 nicht erfüllt), oder wenn die CWU abgelaufene Zeit T/CWU länger ist als die Grenzzeit TCWUNG, wenn der Zündzeitpunkt nicht verzögert werden soll (F/NEFB = 0) (die Bedingung in SCHRITT 4-3 ist nicht erfüllt, ein Zustand, welcher auftritt, wenn die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 z. B. aufgrund der Kraftstoffeigenschaft eine voreingestellte Drehzahl nicht erreicht), dann wird der CWU-Modus aufgehoben und wird der Normalmodus etabliert (das CWU-Anzeigeflag F/CWUON = 0). Wenn daher die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 nicht schnell genug ansteigt, oder anders ausgedrückt, wenn der Kraftstoff nicht gut verbrannt wird, dann wird der CWU-Modus aufgehoben, um die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine 1 zu stabilisieren.
Sobald der Normalmodus etabliert ist, wird, solange die Brennkraftmaschine fortlaufend arbeitet, in SCHRITT 4-12 die CWU abgelaufene Zeit T/CWU auf der Grenzzeit TCWULMT gehalten. Anschließend ist die Bedingung in SCHRITT 4-1 erfüllt, bis die Brennkraftmaschine 1 wieder gestartet wird (die CWU abgelaufene Zeit T/CWU wird nur in dem Startmodus initialisiert), und daher wird der CWU-Modus nicht etabliert, während das Kraftfahrzeug fährt oder während die Brennkraftmaschine 1 leerläuft, wenn das Kraftfahrzeug vorübergehend steht, d. h., während die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft.
Der CWU-Modus wird nur etabliert, während die Brennkraftmaschine 1 das erste Mal leerläuft, nachdem sie zu laufen begonnen hat, unter bestimmten Bedingungen der Lasten an der Brennkraftmaschine 1, der Drehzahl NE und der Motortemperatur TW und innerhalb der Grenzzeit TCWULMT.
In dieser Ausführung wird die Motortemperatur TW, die als Bedingung für den CWU-Modus verwendet wird, benutzt, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zu repräsentieren. Jedoch kann die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 auch direkt erfasst werden und als Bedingung für den CWU-Modus verwendet werden.
Obwohl in dieser Ausführung nicht spezifisch beschrieben, kann verhindert werden, dass der Betriebsmodus des Steuersystems auf den CWU-Modus gesetzt wird, bis eine gewisse Zeitdauer abgelaufen ist, nachdem der Startmodus geendet hat.
Ein Prozess zum Berechnen eines Befehlswerts THO für die Drosselventilöffnung im in Fig. 3 gezeigten SCHRITT 3-5 wird nachfolgend beschrieben. Der Prozess der Berechnung eines Befehlswerts THO für die Drosselventilöffung wird durch das Ansaugluftmengensteuermittel 3 gemäß der in Fig. 5 gezeigten Unterroutine ausgeführt.
Im in Fig. 5 gezeigten SCHRITT 5-1 berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 13 einen Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung in dem CWU-Modus auf der Basis der von dem Motortemperatursensor 5 erfassten Motortemperatur TW und der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU.
Die Berechnung des Befehlswerts THO/CWU in SCHRITT 5-1 wird gemäß der in Fig. 6 gezeigten Unterroutine ausgeführt. Wie in Fig. 6 gezeigt, bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 in SCHIRTT 6-1 den Wert des CWU-Anzeigeflags F/CWUON. Wenn F/CWUON = 1, d. h. wenn in SCHRITT 3-4 der Betriebsmodus auf den CWU-Modus gesetzt worden, dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 einen Basiswert THO/CTBL für den Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung, um die in die Brennkraftmaschine 1 zu saugende Ansaugluftmenge auf einen Wert zu erhöhen, der größer ist als dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft, in dem CWU-Modus, aus dem erfassten Wert der Motortemperatur TW, die in dem Startmodus erzeugt worden ist, gemäß einer in Fig. 7 gezeigten vorbestimmten Datentabelle in SCHRITT 6-2. Wie in Fig. 7 gezeigt, zeigt die Datentabelle an, dass der Basiswert THO/CTBL für den Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung in niedrigen und mittleren Bereichen der Motortemperaturen TW angenähert konstant ist und in einem hohen Bereich von Motortempreaturen TW abnimmt.
Dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 einen vorhandenen Wert des Zunahmekorrekturflags F/THODEC, der durch einen Prozess (Fig. 11) zum Begrenzen eines Befehlswerts für den Zündzeitpunkt IGLOG in SCHRITT 6-3 etabliert wird. Wenn F/THODEC = 0, d. h. wenn die Drosselventilöffnung THO nicht reduziert werden soll, dann geht die Steuerung zu SCHRITT 6-6.
Wenn F/THODEC = 1, d. h. wenn die Drosselventilöffnung THO reduziert werden soll, dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 einen Einheitskorrekturwert d/THODEC (> 0) für die Drosselventilöffnung THO in jedem Steuerzyklus aus dem erfassten Wert der Motortemperatur TW, der in dem Startmodus erzeugt worden ist (der einen aufgewärmten Zustand der Brennkraftmaschine bei deren Start anzeigt) gemäß einer in Fig. 8 gezeigten vorbestimmten Datentabelle in SCHRITT 6-4. Wie in Fig. 8 gezeigt, zeigt die Datentabelle an, dass der Einheitskorrekturwert d/THODEC einen relativ kleinen Wert in niedrigen und mittleren Bereichen von Motortemperaturen hat, und in einem hohen Bereich von Motortemperaturen TW zunimmt. Das Ansaugluftmengensteuermittel 13 addiert dann den Einheitskorrekturwert d/THODEC zu der gegenwärtigen Korrekturgröße THO/DEC (die in dem Startmodus auf "0" initialisiert worden war) für die Drosselventilöffnung THO, um hierdurch in SCHRITT 6-5 die Korrekturgröße THO durch DEC zu aktualisieren, wonach die Steuerung zu SCHRITT 6-6 weitergeht.
In SCHRITT 6-6 bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 einen Basiswert-Korrekturkoeffizienten KM/CWU zum Korrigieren des in SCHRITT 6-2 bestimmten Basiswerts THO/CTBL aus der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU gemäß einer in Fig. 9 gezeigten vorbestimmten Datentabelle (Zeittabelle). Der Basiswertkorrekturkoeffizient KM/CWU ist ein Koeffizient (≤ 1), mit dem der Basiswert THO/CTBL multipliziert wird, um hierdurch den Basiswert THO/CTBL zu korrigieren. Die in Fig. 9 gezeigte Datentabelle zeigt an, dass in einer Anfangsstufe (von einer Zeit 0 zu einer Zeit t1) der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU der Basiswertkorrekturkoeffizient DM/CWU mit der Zeit progressiv zu einem Maximalwert "1" ansteigt, und anschließend für eine gewisse Zeitdauer (von der Zeit t1 bis zur Zeit t2) auf dem Maximalwert "1" gehalten wird, und dann progressiv mit der Zeit abnimmt.
Die in Fig. 9 gezeigte Datentabelle kann aus unterschiedlichen Datentabellen zusammengesetzt sein, wovon eine verwendet wird, wenn der Schalthebel des Automatikgetriebes des Kraftfahrzeugs in einem N-Bereich (Neutralbereich) ist, und wovon eine verwendet wird, wenn der Schalthebel in einem D-Bereich (Fahrbereich) ist. Solche unterschiedlichen Datentabellen können angewendet werden, weil die Brennkraftmaschine in den N- und D- Bereichen unterschiedlichen Lasten ausgesetzt und der Verbrennungszustand der Brennkraftmaschine 1 durch die Verwendung unterschiedlicher Datentabellen in Abhängigkeit von der Last an der Brennkraftmaschine 1 optimal geregelt werden kann.
In der in Fig. 9 gezeigten Datentabelle kann der Basiswertkorrekturkoeffizient KM/CWU gemäß einem Punktlinienmuster in der Anfangsstufe (von der Zeit 0 zur Zeit t1) der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU progressiv vergrößert werden, in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Brennkraftmaschine 1, nachdem diese zu laufen begonnen hat.
Das Ansaugluftmengensteuermittel 1 3 multipliziert den in SCHRITT 6-2 bestimmten Basiswert THO/CTBL für den Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung mit dem in SCHRITT 6-6 bestimmten Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU, und subtrahiert die gegenwärtige Korrekturgröße THO/DEC (falls F/THODEC = 0 in SCHRITT 6-3) oder die in SCHRITT 6-5 aktualisierte Korrekturgröße THO/DEC (falls F/THODEC = 1 in SCHRITT 6- 3) von dem Produkt, um hierdurch in SCHRITT 6-7 einen Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung in dem CWU-Modus zu berechnen.
Das Ansaugluftmengensteuermittel 13 entscheidet in SCHRITT 6-8, SCHRITT 6-9, ob der in SCHRITT 6-7 berechnete Befehlswert THO/CWU in einem Bereich zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert THCWUH und einem vorbestimmten Untergrenzwert THCWUL liegt. Wenn der Befehlswert THO/CWU größer als der Obergrenzwert THCWUH oder kleiner als der Untergrenzwert THCWUL ist, dann begrenzt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 den Befehlswert THO/CWU in SCHRITT 6-10 auf den Obergrenzwert THCWUH oder in SCHRITT 6-11 den Untergrenzwert THCWUL.
Wenn in SCHRITT 6-1 F/CWUON = 0, d. h. wenn in SCHRITT 3-4 der Betriebsmodus auf den Normalmodus gesetzt worden ist, dann werden in SCHRITT 6-12 der Befehlswert THO/CWU und der Basiswertkorrekturkoeffizient KM/CWU auf "0" gelöscht.
Zurück zu Fig. 5. Nachdem der Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung in dem CWU-Modus bestimmt worden ist, bestimmt das Ansaug- luftmengensteuermittel 13 in SCHRITT 5-2 den Wert des CWU-Anzeigeflags F/CWUON. Wenn F/CWUON = 1, d. h. wenn der Betriebsmodus auf den CWU-Modus gesetzt worden ist, dann bestimmt in SCHRITT 5-3 das Ansaugluftmengensteuermittel 13 den Endbefehlswert THO für die Drosselventilöffnung als den in SCHRITT 5-1 bestimmten Befehlswert THO/CWU. Wenn in SCHRITT 5-2 F/CWUON = 0, d. h. wenn der Betriebsmodus auf den Normalmodus gesetzt worden ist, dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 13 den Endbefehlswert THO für die Drosselventilöffnung als einen Wert, der von dem in SCHRITT 5-4 erfassten Wert der Bewegung AP des Gaspedals abhängig ist. Der Befehlswert THO für die Drosselventilöffnung, die von der Bewegung AP des Gaspedals in dem Normalmodus abhängig ist, ist "0", wenn die Brennkraftmaschine 1 bei nicht niedergedrücktem Gaspedal normal leerläuft und ist kleiner als der Öffnungsbefehlswert THO/CWU, der in Abhängigkeit von der Motortemperatur TW und der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU in dem CWU-Modus bestimmt wird, wie oben beschrieben.
Wenn wie oben beschrieben, der Betriebsmodus in SCHRITT 3-4 auf den CWU-Modus gesetzt worden ist, nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, dann wird der Befehlswert THO für die Drosselöffnung in Abhängigkeit von der Motortemperatur und der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU bestimmt, und wenn der Betriebsmodus auf den Normalmodus gesetzt worden ist, dann wird der Befehlswert THO für die Drosselventilöffnung in Abhängigkeit von der Bewegung AP des Gaspedals bestimmt. Das Steuergerät 2 liefert den so bestimmten Befehlswert THO zu dem Drosselventilaktuator 12, der die Drosselventile gemäß dem zugeführten Befehls-Wert THO betätigt. Die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Ansaugluftmenge wird nun gemäß dem Befehlswert THO geregelt.
Da der Befehlswert THO für die Drosselventilöffnung, während die Brennkraftmaschine 1 in dem CWU-Modus leerläuft, größer festgelegt wird als der Befehlswert, während die Brennkraftmaschine 1 in dem Normalmodus normal leerläuft, wie etwa dann, wenn das Kraftfahrzeug vorübergehend steht, ist die in die Brennkraftmaschine 1 angesaugte Ansaugluftmenge größer als dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft.
Wenn die Korrekturgröße THO/DEC für die Drosselventilöffnung "0" ist (die Zunahme der Ansaugluftmenge wird nicht korrigiert), nimmt der Befehlswert THO (= THO/CWU) für die Drosselventilöffnung in dem CWU-Modus progressiv zu dem Basiswert THO/CTBL zu, in einer Anfangsstufe, unmittelbar nachdem der CWU-Modus gestartet worden ist, wird dann fortlaufend auf dem Basiswert THO/CTBL gehalten und nimmt dann danach progressiv von dem Basiswert THO/CTBL ab, wie in dem oberen Abschnitt von Fig. 2 mit der durchgehend linierten Kurve gezeigt, aufgrund der oben beschriebenen Charakteristiken des Basiswertkorrehturkoeffizienten KM/CWU in der in Fig. 9 gezeigten Zeittabelle. Die in die Brennkraftmaschine 1 gesaugte Ansaugluftmenge nimmt in dem gleichen Muster auf ein Niveau zu, das größer ist als dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft. Daher bestimmt der Wert, der durch Multiplizieren des Basiswert THO/CTBL mit dem Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU erzeugt ist, das Basismuster, gemäß dem die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel 13 in dieser Ausführung vergrößert wird. Die Zunahme der Ansaugluftmenge ist von der Motortemperatur TW abhängig, da der Basiswert THO/CTBL gemäß der Motortemperatur TW dann etabliert wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird.
Wenn die Korrekturgröße THO/DEC nicht "0" ist (THO/DEC > 0), wird die Drosselventilöffnung THO um die Korrekturgröße THO/DEC in Bezug auf die Basisdrosselventilöffnung reduziert, die durch den Basiswert THO/CTBL und den Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt ist (siehe SCHRITT 6-7), sodass die Zunahme der Ansaugluftmenge so korrigiert wird, dass sie in Bezug auf eine Basiszunahme abnimmt. Wenn das Zunahmekorrekturflag F/THODEC "1" ist (in diesem Fall liegt der Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, der durch den Rückkopplungsregelprozess (PI-Regelprozess) bestimmt wird, auf einer verzögerten Seite eines gewissen Schwellenwerts, da dann die Korrekturgröße THO/DEC in SCHRITT 6-5 durch den Einheitskorrekturwert d/THODEC in jedem Regelzyklus inkrementiert wird), wird die Menge, um die die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert wird, in jedem Regelzyklus um einen Wert erhöht, der dem Einheitskorrekturwert d/THODEC entspricht.
Wenn sich das Zunahmekorrekturflag F/THODEC von "1" zu "0" ändert (wie im Detail später beschrieben), wird die Korrekturgröße THO/DEC durch die Einheitskorrekturwert d/THODEC vergrößert, dann wird die Korrekturgröße THO/DEC nicht aktualisiert, sondern auf dem vorhandenen Wert gehalten, da der Prozess von SCHRITT 6-5 nicht ausgeführt wird.
Nachfolgend wird ein Prozess der Berechnung eines Befehlswerts IGLOG für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine im in Fig. 3 gezeigten SCHRITT 3-6 beschrieben. Der Prozess der Berechnung eines Befehlswerts IGLOG für den Zündzeitpunkt wird durch das Solldrehzahlsetzmittel 14 und das Zündzeitpunktsteuermittel 15 gemäß einer in Fig. 10 gezeigten Unterroutine ausgeführt.
Das Zündzeitpunktsteuermittel 15 bestimmt in SCHRITT 10-1 einen Basiswert IGMAP für den Zündzeitpunkt. Der Basiswert IGMAP kann z. B. gemäß einem vorbestimmten Kennfeld von einem erfassten Wert der Drehzahl NE und einem erfassten Wert des Ansaugdrucks PB der Brennkraftmaschine 1 bestimmt werden.
Dann bestimmt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 10&supmin;² einen Korrekturwert IGHK zum Korrigieren des Basiswerts IGMAP, der von einem erfassten Wert der Motortemperatur TW und einem erfassten Wert des Atmosphärendrucks TA abhängig ist, gemäß einem Kennfeld und Gleichungen aus diesen erfassten Werten. Der Korrekturwert IGHK korrigiert den Basiswert IGMAP, indem er zu dem Basiswert IGMAP addiert wird. Der Zündzeitpunkt, der durch einen Wert (IGMAP + IGHK) bestimmt ist, der die Summe des Basiswerts IGMAP und des Korrekturwerts IGHK ist, ist der gleiche wie der vorverlagerte Zündzeitpunkt IGBASE (IGBASE = IGMAP + IGHK), der in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der Punkt-Strich-Linie angegeben ist, und entspricht dem vorverlagerten Zündzeitpunkt zum richtigen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Normalmodus. Der Zündzeitpunkt IGBASE wird nachfolgend als "normaler Zündzeitpunkt IGBASE" bezeichnet.
Dann berechnet das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 10-3 die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID zum Korrigieren des normalen Zündzeitpunkts IGBASE.
Die Berechnung der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID in SCHRITT 10-3 erfolgt gemäß einer in Fig. 11 gezeigten Unterroutine. Wie in Fig. 11 gezeigt, bestimmt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11-1 den Wert des CWU-Anzeigeflags F/CWLON. Wenn F/CWUON = 1, d. h. wenn der Betriebsmodus in den CWI-Modus gesetzt worden ist, bestimmt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11-2 den gegenwärtigen Wert des Verzögerungskorrekturanzeigeflags F/NEFB. Wenn F/NEFB = 0, d. h. wenn der Zündzeitpunkt nicht zu verzögern beginnt, dann setzt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11-3 den Wert eines Parameters T/CPIS zum Erfassen der Zeit zum Starten der Verzögerung des Zündzeitpunkts auf die gegenwärtige CWU abgelaufene Zeit T/CWU. Wenn in SCHRITT 11-2 F/NEFB = 1, dann wird der Prozess von SCHRITT 11-3 nicht ausgeführt. Wenn der Wert des Verzögerungskorrekturanzeigeflags F/NEFB sich von "0" zu "1" ändert, d. h. beim Verzögerungsbeginn des Zündzeitpunkts, wird der Wert des Parameters T/CPIS auf der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU zu dieser Zeit gehalten (genauer gesagt einen Regelzyklus vor dieser Zeit).
Danach steuert das Zündzeitpunktsteuermittel 15 das Solldrehzahlsetzmittel 14 in SCHRITT 11-4 an, um eine Solldrehzahl NE/CWU für die Brennkraftmaschine 1 zu berechnen. Das Solldrehzahlsetzmittel 14 berechnet eine Solldrehzahl NE/CWU gemäß der folgenden Gleichung (1):
NE/CWU = NOBJ + NECPIS - [K/NERED·(T/CWU - T/CPIS)] ...(1)
wobei NOBJ eine Leerlaufdrehzahl NOBJ (eine vorbestimmte Solldrehzahl, wenn die Brennkraftmaschine 1 leerläuft) in dem unteren Abschnitt von Fig. 2 darstellt, wobei der Term (NOBJ + NECPIS) die voreingestellte Drehzahl anzeigt, die um den vorbestimmten Wert NECPIS höher ist als die vorbestimmte Leerlaufdrehzahl NOBJ, und (T/CWU - T/CPIS), d. h. die Differenz zwischen der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU und dem Wert des Parameters T/CPIS, beträgt, wegen des Prozesses von SCHRITT 11-3, (T/CWU - T/CPIS) = 0, wenn das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB "0" beträgt (hierbei NE/CWU = NOBJ + NECPIS = voreingestellte Drehzahl). Nachdem sich das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB von "0" zu "1" geändert hat, zeigt die Differenz zwischen der CWU abgelaufenen Zeit T/CWU und dem Wert des Parameters T/CPIS eine Zeitdauer an, die seit der Zeit abgelaufen ist, wenn sich das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB von "0" zu "1" ändert (diese Zeit ist gleich der Zeit, wenn die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) erreicht hat). In Gleichung (1) repräsentiert K/NERED einen Koeffizienten (> 0), der eine Rate (einen Gradienten) bestimmt, mit dem die Solldrehzahl NE/CWU von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin sinken soll, wie oben in Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Zur Bestimmung der Solldrehzahl NE/CWU gemäß Gleichung (1) wird eine Untergrenze für die Solldrehzahl NE/CWU auf die Leerlaufdrehzahl NOBJ gesetzt, und wenn das berechnete Ergebnis an der rechten Seite von Gleichung (1) kleiner wird als die Leerlaufdrehzahl NOBJ, wird die Solldrehzahl NE/CWU anschließend auf der Leerlaufdrehzahl NOBJ gehalten.
Nachdem die Solldrehzahl NE/CWU durch das Solldrehzahlsetzmittel 14 bestimmt worden ist, vergleicht das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11-5 den gegenwärtig erfassten Wert der Drehzahl NE mit der Solldrehzahl NE/CWU. Wenn NE < NE/CWU, dann geht die Steuerung zu SCHRITT 11-7 weiter. Wenn NE ≥ NE/CWU, dann wird in SCHRITT 11-6 das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB auf "1" gesetzt, von wo die Steuerung zu SCHRITT 11-7 weitergeht.
Wenn das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB "0" ist, dann ändert sich das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB von "0" zu "1", wenn die Drehzahl NE bis zu der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) ansteigt, weil die in SCHRITT 11-4 berechnete Solldrehzahl NE/CWU die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) ist. Nachdem sich das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB von "0" zu "1" geändert hat, d. h. nachdem die Drehzahl NE bis zu der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) angestiegen ist, sinkt die in SCHRITT 11-4 berechnete Solldrehzahl NE/CWU progressiv mit einer gegebenen Rate von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin. Nachdem sie auf die Leerlaufdrehzahl NOBJ reduziert worden ist, wird die Solldrehzahl NE/CWU auf der Leerlaufdrehzahl NOBJ gehalten. Dieses Muster zeitabhängiger Änderungen in der Solldrehzahl NE/CWU ist in dem unteren Abschnitt von Fig. 2 mit der unterbrochen linierten Kurve angegeben.
In SCHRITT 11-7 bestimmt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 den gegenwärtigen Wert des Verzögerungskorrekturanzeigeflags F/NEFB. Wenn F/NEFB = 1, d. h. wenn die Drehzahl NE die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) erreicht hat, dann speichert das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11-8 den Wert eines Integralterms I/IGCVVU(n - 1), der berechnet wird, wenn die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) in dem vorhergehenden Regelzyklus gemäß dem PID-Regelprozess bestimmt ist, als den Wert eines Parameters I/IGX. Dann berechnet das Zündzeitpunktsteuermittel 15 einen Proportionalterm P/IGCWU(n) und einen Integralterm I/IGCWU(n) zur Bestimmung der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) in dem gegenwärtigen Regelzyklus auf der Basis der Differenz (NE/CWU - NE) zwischen der gegenwärtigen Solldrehzahl NE/CWU und dem erfassten Wert der Drehzahl NE jeweils gemäß den folgenden Gleichungen (2), (3):
P/IGCWU(n) = KPIGCWU·(NE/CWU - NE) ...(2)
I/IGCWU(n) = KIIGCWU·(NE/CWU - NE) + I/IGCWU(n - 1) ... (3)
worin KPIGCWU, KIIGCWU jeweilige Verstärkungskoeffizienten für die Proportional- und Integraltermen repräsentieren. Das Zündzeitpunktsteuermittel 15 addiert in SCHRITT 11-9 den Proportionalterm P/IGCWU(n) mit dem Integralterm 1/IGCWU(n) gemäß der folgenden Gleichung (4), um hierdurch die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) in dem gegenwärtigen Regelzyklus zu berechnen:
IG/CPID(n) = P/IGCWU(n) + 1/IGCWU(n) ... (4)
Das Zündzeitpunktsteuermittel 15 etabliert in SCHRITT 11-10 Ober- und Untergrenzen für die in SCHRITT 11-9 bestimmte Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n), worauf der Prozess in SCHRITT 10-3 in dem gegenwärtigen Regelzyklus abgeschlossen ist.
Wenn in SCHRITT 11-7 FLNEFB = 0, d. h. wenn die Drehzahl NE die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) nicht erreicht, dann werden in SCHRITT 11-11 die Werte des Proportionalterms P/IGCWU(n) und des Integralterms I/IGCWU(n) in dem gegenwärtigen Regelzyklus auf "0" gesetzt, worauf der Prozess in SCHRITT 10-3 n dem gegenwärigen Regelzyklus abgeschlossen wird.
Die in SCHRITT 11-9 berechnete Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID hat grundlegend einen negativen Wert, weil sie zu dem normalen Zündzeitpunkt IGBASE addiert wird, um den Zündzeitpunkt zu verzögern. Insofern die Drehzahl NE tendenziell höher ist als die Leerlaufdrehzahl NOBJ, weil die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel 13 vergrößert wird, dient insbesondere die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID, die gemäß dem PID-Regelprozess (Rückkopplungsregelprozess) bestimmt ist, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren, d. h. um die Differenz (NE/CWU - NE) zwischen der Drehzahl NE und der Solldrehzahl NE/CWU hin zu beseitigen, den normalen Zündzeitpunkt IGBASE zu verzögern, um eine Zunahme der Drehzahl NE zu verhindern. In dem CWU- Modus wird daher die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID in dem Muster berechnet, das in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der unterbrochen linierten Kurve angegeben ist. Weil in Fig. 2 der Schalthebel des Automatikgetriebes des Kraftfahrzeugs in dem CWU-Modus von dem N-Bereich zu dem D-Bereich geändert wird, steigt die Last an der Brennkraftmaschine 1 leicht an, und die Drehzahl NE fällt von der Leerlaufdrehzahl NOBJ leicht ab, mit dem Ergebnis, dass die Höhe (der Absolutwert) der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID nach dem Umschalten des Automatikgetriebes kleiner ist als vor dem Umschalten des Automatikgetriebes.
Wenn in SCHRITT 11-1 das CWU-Anzeigeflag F/CWUON = 0 (der Normalmodus), dann bestimmt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 11- 12, ob die gegenwärtige Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID gleich oder größer als "0" ist oder nicht. Wenn die gegenwärtige Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID weder gleich noch größer als "0" ist (IG/GPID > 0), dann ist der Betriebsmodus des Steuersystems gerade von dem CWU-Modus, in dem die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID in SCHRITT 11-9 berechnet ist, zu dem Normalmodus umgeschaltet worden. In diesem Fall berechnet das Zündzeitpunktsteuermittel 15 die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) in dem gegenwärtigen Regelzyklus, indem sie in SCHRITT 11-13 die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n - 1) in dem vorhergehenden Regelzyklus mit einem vorbestimmten Wert DIG/CPI (> 0) addiert. Somit wird die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID in jedem Regelzyklus um den vorbestimmten Wert DIG/GPI vorverlagert. Ein Grenzwert für die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID wird auf "0" gesetzt, und wenn die Summe IG/CPID(n - 1) + DIG/CPI größer ist als "0", dann wird die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID(n) in dem gegenwärtigen Regelzyklus auf "0" gesetzt:
Wenn in SCHRITT 11-12 IG/CPID 9, d. h. wenn der Betriebsmodus auf den Normalmodus gesetzt ist, ohne in SCHRITT 11-9 die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID zu berechnen, oder wenn die Verzögerungskorrekturgröße in SCHRITT 11-13 schließlich auf "0" gesetzt wird, nachdem der CWU-Modus zu dem Normalmodus gewechselt ist, dann werden in SCHRITT 11-14 der Integralterm I/IGCWU, das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB, der Parameter T/CPIS und die Solldrehzahl NE/CWU auf "0" gelöscht.
Zurück zu Fig. 10. Nachdem die Verzögerungskorrekturgröße IG/GPID berechnet wurde, addiert das Zündzeitpunktsteuermittel 15 den in SCHRITT 10-1 bestimmten Basiswert IGMAP für den Zündzeitpunkt, den in SCHRITT 10-2 bestimmten Korrekturwert IGHK und die in SCHRITT 10-3 bestimmte Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID miteinander. Anders ausgedrückt, das Zündzeitpunktsteuermittel 15 addiert in SCHRITT 10-4 die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID zu dem normalen Zündzeitpunkt IGBASE (= IGMAP + IGHK), um hierdurch einen Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt in dem gegenwärtigen Regelzyklus zu bestimmen. Der so bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt (genauer gesagt, der Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, der bestimmt wird, während das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB auf "1" gesetzt ist) dient dazu, die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU gemäß dem PID-Regelprozess (Rückkopplungsregelprozess) zu konvergieren.
Dann begrenzt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 10-5 den Befehlswert IGLOG zu einem zulässigen Bereich für den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 (einschließlich der Zündvorrichtung 10), und etabliert das Zunahmekorrekturflag F/THODEC (unten beschrieben) zum Bestimmen eines Endwerts für den Zündzeitpunkt.
Ein Prozess zum Begrenzen des Befehlswerts IGLOG auf einen zulässigen Bereich und zum Etablieren des Zunahmekorrekturflags F/THODEC in SCHRITT 10-5 wird unten in Bezug auf eine in Fig. 12 gezeigte Unterroutine beschrieben.
Das Zündzeitpunktsteuermittel 15 bestimmt in SCHRITT 12-1 eine zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, die ein Verzögerungsgrenzwert eines zulässigen Bereichs des Zündzeitpunkts ist, aus der gegenwärtigen Motortemperatur TW etc. gemäß einer Datentabelle. Dann vergleicht das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 12-2 einen Schwellenwert IGX, der um einen gewissen Wert von der zulässigen Verzögerungsgrenze IGLGG vorverlagert ist, mit dem in SCHRITT 10-4 bestimmten Befehlswert IGLOG. Wenn IGLOG ≥ IGX, was anzeigt, dass der Befehlswert IGLOG weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert IGX (IGLOG kann IGLOG = IGX sein), dann setzt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 12-3 das in SCHRITT 6- 3 (siehe Fig. 6) verwendete Zunahmekorrekturflag F/THODEC auf "0". Wenn IGLOG < IGX, was anzeigt, dass der Befehlswert IGLOG weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX, dann setzt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 12-4 das Zunahmekorrekturflag F/THODEC auf "1".
Wenn daher der in SCHRITT 10-4 bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert. IGX in dem gegenwärtigen Regelzyklus, dann wird die Korrekturgröße THO/DEC im in Fig. 6 gezeigten Prozess auf dem vorhergehenden Wert gehalten, um einen Befehlswert THO/CWU für die Drosselventilöffnung in dem CWU- Modus in einem nächsten Regelzyklus zu bestimmen. Wenn der in SCHRITT 10-4 bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX, dann wird im in Fig. 6 gezeigten Prozess in einem nächsten Regelzyklus die Korrekturgröße THO/DEC zum Reduzieren der Drosselventilöffnung um den Einheitskorrekturwert d/THODEC korrigiert.
Nachdem das Zunahmekorrekturflag F/THODEC etabliert worden ist, vergleicht das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 1 2-5 den in SCHRITT 10-4 bestimmten Befehlswert IGLOG mit der in SCHRITT 12-1 bestimmten zulässigen Verzögerungsgrenze IGLGG. Wenn der Befehlswert IGLOG weiter vorverlagert ist als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG (IGLOG ≥ IGLGG), d. h. wenn der Befehlswert IGLOG in den zulässigen Bereich des Zündzeitpunkts fällt, dann wird der in Fig. 12 gezeigte Prozess beendet (der Endbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt wird als der in SCHRITT 10&supmin;&sup4; bestimmte Wert verwendet). Wenn der Befehlswert IGLOG weiter verzögert ist als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG und daher aus dem zulässigen Bereich des Zündzeitpunkts herausfällt (IGLOG < IGLGG), dann begrenzt das Zündzeitpunktsteuermittel 15 in SCHRITT 12-6 zwangsweise den Endbefehlswert IGLOG auf die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG und setzt in SCHRITT 11-8 den gegenwärtigen Wert I/IGCWU(n) des Integralterms in dem PI-Regelprozess auf den vorhergehenden Wert I/IGCWU(n - 1), der als der Wert des Parameters I/IGX gespeichert ist. Daher wird der Wert des Integralterms I/GCWU in dem PI-Regelprozess auf dem gegenwärtigen Wert gehalten (dem Wert in dem vorhergehenden Regelzyklus), wenn der in SCHRITT 10-4 bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt weiterverzögert ist als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG.
Nachdem der Endbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt durch das Zündzeitpunktsteuermittel 15 bestimmt ist, führt das Steuergerät 2 den bestimmten Befehlswert IGLOG der Zündvorrichtung 10 zu, die das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkraftmaschine 1 gemäß dem zugeführten Befehlswert IGLOG zündet.
Wenn bei der obigen Regelung des Zündzeitpunkts in dem CWU-Modus die Drehzahl NE die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NCPIS) erreicht, nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, wird die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID gemäß dem PI-Regelprozess bestimmt, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren (die schließlich an die Leerlaufdrehzahl NOBJ angeglichen wird), die wie oben beschrieben bestimmt ist, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch der Brennkraftmaschine 1 wird gemäß dem Befehlswert IGLOG gezündet, der grundlegend durch die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID korrigiert worden ist. Der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 1 wird somit gemäß dem Rückkopplungsregelprozess geregelt, damit ihre Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU (schließlich zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin) umgewandelt wird.
Hier ist die in die Brennkraftmaschine 1 gesaugte Ansaugluftmenge auf einen Wert erhöht worden, der größer ist als dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal leerläuft, und ihre Drehzahl NE tendenziell höher ist als die Leerlaufdrehzahl NOBJ. Im Ergebnis wird die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID zu einer Korrekturgröße (IG/CPID < 0) zum Verzögern des Zündzeitpunkts, wie in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der unterbrochen linierten Kurve angegeben, sodass der Zündzeitpunkt IGLOG verzögert wird, wie in dem mittleren Abschnitt von Fig. 2 mit der durchgehend linierten Kurve angegeben.
Wenn der Betriebsmodus des Regelsystems sich von dem CWU-Modus zu dem Normalmodus ändert (der CWU-Modus wird aufgehoben), wie etwa dann, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, während die Brennkraftmaschine 1 in dem CWU-Modus läuft, dann wird die in der CWU bestimmte Höhe (der Absolutwert) der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID progressiv reduziert, wie in dem rechten Teil des mittleren Abschnitts von Fig. 2 angegeben, bis sie schließlich "0" wird. Daher kehrt der Zündzeitpuntk IGLOG progressiv zu einem weiter vorverlagerten normalen Zündzeitpunkt IGBASE zurück, nachdem der CWU-Modus aufgehoben ist.
Wenn das Steuer/Regelsystem nach der vorliegenden Erfindung in der oben beschriebenen Weise arbeitet, wird die in die Brennkraftmaschine 1 gesaugte Ansaugluftmenge vergrößert, und ihr Zündzeitpunkt wird in dem CPU-Modus verzögert, nachdem sie zu laufen begonnen hat, sodass die Brennkraftmaschine 1 eine größere Wärmemenge erzeugt als dann, wenn sie normal leerläuft. Infolgedessen wird die Temperatur der von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgase erhöht, was die Temperatur des katalytischen Wassers 3 erhöht, um hierdurch den katalytischen Wandler 3 schnell zu aktivieren. Nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat, kann daher der katalytische Wandler ein gewünschtes Niveau der Abgasreinigungsleistung schnell erreichen, um die Abgasreinigungsleistung zu verbessern.
Insofern die Drosselventilöffnung in einer Anfangsstufe des Prozesses der Vergrößerung der Ansaugluftmenge progressiv vergrößert wird, um die Ansaugluftmenge progressiv zu vergrößern, kann die Drehzahl NE glattgängig erhöht werden, unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu laufen begonnen hat. Beim Ablauf einer gewissen Zeit (zur Zeit t2 in Fig. 9), nachdem die Ansaugluftmenge begonnen hat, zuzunehmen, bestimmt die Drosselventilöffnung die Basiszunahme der Ansaugluftmenge, oder, genauer gesagt, die Basisdrosselventilöffnung (= THO/CWU KM/CWU), die durch den Basiswert THO/CWU und den Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt ist, wird progressiv mit der Zeit gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Muster reduziert. Demzufolge kann die Tendenz der Drehzahl NE, aufgrund reduzierter Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine anzusteigen, unterdrückt werden, ohne den Zündzeitpunkt übermäßig zu verzögern.
Der Basiswert THO/CTBL (siehe Fig. 7) für die Drosselventilöffnung wird in Abhängigkeit von der Motortemperatur TW etabliert. Insbesondere wird in einem hohen Bereich von Motortemperatur TW der Basiswert THO/CTBL reduziert, um die Zunahme der Ansaugluftmenge zu reduzieren, um hierdurch die Belastung der Brennkraftmaschine 1 in dem CWU-Modus zu reduzieren, in dem die hierdurch erzeugte Wärmemenge relativ groß ist.
Zum Verzögern des Zündzeitpunkts in dem CWU-Modus beginnt der Zündzeitpunkt mit der Verzögerung, nachdem die Drehzahl NE auf die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zugenommen hat, die höher ist als die Leerlaufdrehzahl NOBJ, die ein Endsollwert für die Drehzahl NE ist. Ab dann, wenn der Zündzeitpunkt zu verzögern beginnt, wird die Solldrehzahl NE/CWU nicht unmittelbar auf die Leerlaufdrehzahl NOBJ gesetzt, sondern wird progressiv von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ verändert. Somit wird verhindert, dass der Zündzeitpunkt schnell verzögert wird. In der Anfangsstufe des Verzögerungsprozesses des Zündzeitpunkts wird daher die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 daran gehindert, sich zu stark zu ändern oder zu stark abzunehmen. Es ist daher möglich, die Drehzahl NE zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin zu konvergieren, während die Brennkraftmaschine 1 stabil arbeitet, und im Ergebnis kann der katalytische Wandler 3 eine stabile Abgasreinigungsleistung erreichen.
Während, gemäß der dargestellten Ausführung, der Zündzeitpunkt gemäß dem PID-Rückkopplungsregelprozess geregelt wird, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren, d. h. während das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB auf "1" gesetzt ist, wird, falls der in SCHRITT 10-4 bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX, dann die Drosselventilöffnung THO von der Basisdrosselventilöffnung (= THO/CWU KM/CWU) reduziert, die aus dem Basiswert THO/CWU und dem Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt ist, um die Zunahme der Ansaugluftmenge zu reduzieren. Dies bietet Vorteile, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 13 beschrieben werden. Es wird angenommen, dass der in SCHRITT 10-4 bestimmte Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, während das Verzögerungskorrekturanzeigeflag F/NEFB auf "1" gesetzt ist, als "Rückkopplungsbefehlswert IGLOG" bezeichnet wird. Fig. 13 zeigt die Drehzahl NE (die Istdrehzahl) der Brennkraftmaschine 1, die Drosselventilöffnung THO und den Rückkopplungsbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, wie sie sich über die Zeit ändern, jeweils mit durchgehend linierten Kurven in den oberen, mittleren und unteren Abschnitten davon.
Die Art, in der die Reibung verschiedener Teile der Brennkraftmaschine 1 absinkt, wenn die Brennkraftmaschine 1 warm wird, wird nicht nur durch die Motortemperatur TW beeinflusst, sondern auch verschiedene andere Faktoren einschließlich der Menge und der Temperatur von Schmieröl. Die Reibung kann zu einer früheren Zeit reduziert werden als die Zeit (t2 in Fig. 9), wenn die Drosselventilöffnung THO entsprechend der Zunahme der Ansaugluftmenge gemäß dem Muster in der in Fig. 9 gezeigten Zeittabelle abzunehmen beginnt, oder kann mit einer größeren Rate als normal reduziert werden. Wenn die Drosselventilöffnung THO in einem solchen Fall gemäß der Basisdrosselventilöffnung (= THO/CWU·KM/CWU) geregelt wird, die aus dem Basiswert THO/CWU und dem Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt wird, dann würde die Drehzahl NE tendenziell höher als die Solldrehzahl NE/CWU, wie z. B. in dem oberen Abschnitt von Fig. 13 mit dem eingeschlossenen Teil A angegeben. Dementsprechend würde der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG erreichen, wie in dem unteren Abschnitt von Fig. 13 mit dem eingeschlossenen Teil B angegeben. Wenn die Drehzahl NE fortlaufend tendenziell höher würde als die Solldrehzahl NE/CWU, wie in dem oberen Abschnitt von Fig. 13 mit der gestrichelten Kurve a angegeben, würde der Zündzeitpunkt schließlich weiter verzögert als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, wie in dem unteren Abschnitt von Fig. 13 mit der gestrichelten Kurve B angegeben. Wenn der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, d. h. der Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, der bestimmt ist, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren, weiter verzögert würde als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, dann würde der Zündzeitpunkt, der tatsächlich von dem Steuergerät an die Zündvorrichtung 10 ausgegeben wird, auf die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG begrenzt, wie oben beschrieben. Unter dieser Bedingung könnte die Zunahmetendenz der Drehzahl NE nicht vermieden werden, was erlaubt, dass die Drehzahl NE viel höher wird als die Solldrehzahl NE/CWU, wie in dem oberen Abschnitt von Fig. 13 mit der gestrichelten Kurve a angegeben.
Wenn gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG weiter verzögert wird als der Schwellenwert IGX, der etwas weiter vorverlagert ist als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, dann wird, insofern ein solcher Zustand fortdauert, die Drosselventilöffnung THO von der Basisventilöffnung (= THO/CWU KM/CWU), die aus dem Basiswert THO/CWU und dsm Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt ist, um den Einheitskorrekturwert d/THODEC in jedem Regelzyklus reduziert (siehe ein eingeschlossener Teil C in dem mittleren Abschnitt von Fig. 13). Anders ausgedrückt, die Basiszunahme der Ansaugluftmenge, die durch den Basiswert THO/CWU und den Basiswertkorrekturkoeffizienten KM/CWU bestimmt ist, wird um einen Wert reduziert, der dem Einheitskorrekturwert d/THODEC entspricht. Weil der Einheitskorrekturwert d/THODEC für die Drosselventilöffnung in Abhängigkeit von der Motortemperatur dann etabliert wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 zu laufen beginnt, d. h. im Aufwärmzustand der Brennkraftmaschine 1, kann die Zunahme der Ansaugluftmenge in einer Weise reduziert werden, die mit der Reibungsminderung verschiedener -feile der Brennkraftmaschine 1 einhergeht.
Da die Zunahme der Ansaugluftmenge reduziert wird, wird die tendenzielle Zunahme der Drehzahl NE vermieden. Im Ergebnis wird, nachdem sich der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG so verändert hat, dass er weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX, der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG an einer weiteren Verzögerung gehindert, sondern beginnt grundlegend mit einer Vorverlagerung ohne Verzögerung bis zu der zulässigen Verzögerungsgrenze IGLGG, wie in dem eingeschlossenen Teil D in dem unteren Abschnitt von Fig. 13 angegeben. Da die Drosselventilöffnung THO, die die Zunahme der Ansaugluftmenge bestimmt, von der Basisdrosselventilöffnung (= THO/CWU KM/CWU), die durch den Basiswert THO/CWU und den Basiswertkorrekturkoeffizieinten KM/CWU bestimmt ist, um den Einheitskorrekturwert d/THODEC progressiv abnimmt, nimmt auch die Zunahme der Ansaugluftmenge progressiv ab. Daher ändert sich der Befehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, der bestimmt ist, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren, nicht abrupt.
Der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, der bestimmt ist, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl NE/CWU zu konvergieren, bleibt somit grundlegend weiter vorverlagert als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG und ändert sich daher nicht abrupt. Die Zündvorrichtung 10 kann fehlerlos gemäß dem Rückkopplungsbefehlswert IGLOG arbeiten, um die Drehzahl NE stabil zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren.
Wenn gemäß der dargestellten Ausführung der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG den Schwellenwert IGX erreicht, während er von einem weiter verzögerten Wert als dem Schwellenwert IGX zu einem weiter vorverlagerten Wert als dem Schwellenwert IGX zurückkehrt, wird die Drosselkorrekturgröße THO/DEC (die ein Wert ist, erzeugt durch Addieren des Einheitskorrekturwerts d/THODEC in jedem Regelzyklus ab der Zeit, wenn der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG weiter verzögert wird als der Schwellenwert IGX, bis zu der Zeit, wenn der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG zu dem Schwellenwert IGX zurückkehrt, auf dem gegenwärtigen Wert gehalten (der ein in dem vorhergehenden Regelzyklus bestimmter Wert ist). Nachdem der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG den Schwellenwert IGX erreicht hat, während er zu einem weiter vorverlagerten Wert als dem Schwellenwert IGX zurückkehrt), wird daher, solange nicht der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG weiter verzögert wird als der Schwellenwert IGX, die Drosselkorrekturgröße THO/DEC in Bezug auf die Basisdrosselventilöffnung (= THO/CWU ·KM/CWU) nicht weiter vergrößert, sondern wird konstant gehalten (siehe einen umschlossenen Teil E in dem mittleren Abschnitt von Fig. 13), Demzufolge wird verhindert, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge übermäßig reduziert wird, um eine übermäßige Reduktion der Wärmemenge zu vermeiden, die durch die Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird, und um hierdurch eine Verzögerung in der Aktivierung des katalytischen Wandlers 3 zu vermeiden.
Wenn ferner gemäß der dargestellten Ausführung der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG überschreitet und weiter verzögert wird als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, aufgrund einer abrupten Lastminderung an der Brennkraftmaschine 1, wird der Wert des Integralterms I/IGCWU in dem PI-Regelprozess beibehalten. Dies bietet Vorteile, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 14 beschrieben werden. Fig. 14 zeigt die Drehzahl NE (die Istdrehzahl) der Brennkraftmaschine 1, die Drosselventilöffnung THO und den Rückkopplungsbefehlswert IGLOG für den Zündzeitpunkt, wie sie sich über die Zeit ändern, jeweils mit durchgehend linierten Kurven in oberen, mittleren und unteren Abschnitten davon.
Wenn das mit der Brennkraftmaschine 1 gekoppelte Automatikgetriebe von dem D-Bereich zu dem N-Bereich umgeschaltet wird, während gerade die Reibung der Brennkraftmaschine 1 relativ stark reduziert wird, wird die Last an der Brennkraftmaschine 1 stark reduziert, was zu einer starken Zunahmetendenz der Drehzahl NE führt (siehe eingeschlossener Teil F im oberen Abschnitt von Fig. 14). Der oben beschriebene Prozess der Reduktion der Zunahme der Ansaugluftmenge könnte nicht in der Lage sein, diese Zunahmetendenz der Drehzahl NE zu reduzieren, sondern erlauben, dass der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG über die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG hinaus abrupt verzögert wird (siehe eingeschlossener Teil G in dem unteren Abschnitt von Fig. 14).
Wenn der Integralterm I/IGCWU in dem PI-Regelprozess fortlaufend berechnet und aktualisiert wird, dann würde, auch nachdem der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG über die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG hinaus verzögert wird, der Wert des Integralterms I/IGCWU zunehmen, da der Integralterm I/IGCWU eine Integration der Differenz (NE - NE/CWU) zwischen der Drehzahl NE und der gegenwärtigen Solldrehzahl NE/CWU in Bezug auf die Zeit repräsentiert. Auch wenn daher die Zunahmetendenz der Drehzahl NE reduziert ist und die Drehzahl NE eine Abnahmetendenz hat (siehe ein eingekreister Teil H in dem oberen Abschnitt von Fig. 14), wird, da die Reduktion der Drosselventilöffnung THO anschließend fortschreitet (siehe der mittlere Abschnitt von Fig. 14), es eine gewisse Zeit dauern, bis der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG weiter vorverlagert wird als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, wie in der gestrichelten Kurve C in dem unteren Abschnitt von Fig. 14 angegeben. Infolgedessen könnte die Abnahmetendenz der Drehzahl NE nicht schnell reduziert werden, was erlaubt, dass die Drehzahl NE von der Solldrehzahl NE/CWU stark abfällt, wie in der gestrichelten Kurve d in dem oberen Abschnitt von Fig. 14 angegeben.
Wenn jedoch gemäß der vorliegenden Ausführung der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG über die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG hinaus verzögert wird, wird der Integralterm I/IGCWU auf den Wert zu dieser Zeit gehalten, wie in der strichpunktierten Kurve I in dem mittleren Abschnitt von Fig. 14 angegeben. Daher variiert der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG, wie in einem eingeschlossenen Teil J in dem unteren Abschnitt von Fig. 14 angegeben, gemäß dem Proportionalterm P/IGCWU (siehe die unterbrochen linierte Kurve in dem unteren Abschnitt von Fig. 14), die proportional zur Differenz (NE - NE/CWU) zwischen der Drehzahl NE und der gegenwärtigen Solldrehzahl NE/CWU ist. In dem eingeschlossenen Teil J ist der Istzündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 1 auf die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG begrenzt. Daher wird der Rückkopplungsbefehlswert IGLOG nicht weiter verzögert als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG. Wenn die Zunahmetendenz der Drehzahl NE reduziert wird und die Drehzahl NE eine abnehmende Tendenz hat (siehe der eingekreiste Teil H in dem oberen Abschnitt von Fig. 14), wird, da die Reduktion der Drosselventilöffnung THO anschließend fortschreitet (siehe mittlerer Abschnitt von Fig. 14), der Rückkopplungsbefehlswert ICSLOG schnell weiter vorverlagert als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG, wie in dem eingeschlossenen Teil J in dem unteren Abschnitt von Fig. 14 angegeben. Im Ergebnis wird der Istzündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 1 schnell gemäß dem Rückkopplungsbefehlswert IGLOG geregelt, der weiter vorverlagert worden ist als die zulässige Verzögerungsgrenze IGLGG. Die Abnahmetendenz der Drehzahl NE wird schnell beseitigt, und die Drehzahl NE konvergiert zu der Solldrehzahl NE/CWU hin, wie in einem eingeschlossenen Teil K in dem oberen Abschnitt von Fig. 14 angegeben.
Wie oben beschrieben, ist das Regelsystem nach der vorliegenden Ausführung in der Lage, den Zündzeitpunkt gemäß dem Rückkopplungsregelprozess zu regeln, um die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 unter verschiedenen Bedingungen effizient und stabil zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren.
Wenn ferner eine Last von der Brennkraftmaschine 1 anzutreiben ist oder die Drehzahl NE und die Motortemperatur TW der Brennkraftmaschine 1 zu hoch oder zu niedrig sind, oder die Zeitdauer, in der die Brennkraftmaschine 1 arbeitet, die gegebene vorbestimmte Grenzzeit TCWULMT überschreitet, z. B. aufgrund von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs und dem Betrieb der Klimaanlage, wird der CWU-Modus aufgehoben oder das Regelsystem wird nicht in dem CWU-Modus betrieben. Daher ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 einen gewünschten Leistungspegel bereitstellt, um die Last anzutreiben, und um auch eine übermäßige Belastung der Brennkraftmaschine 1 zu vermeiden.
Wenn der CWU-Modus aufgehoben wird, wird der Prozess der Vergrößerung der in die Brennkraftmaschine 1 gesaugten Ansaugluftmenge sofort aufgehoben, und die Drosselventilöffnung wird von der Bewegung des Gaspedals abhängig gemacht, wobei der Zündzeitpunkt progressiv zu seiner ursprünglichen Einstellung hin vorverlagert wird. Daher beginnt das Kraftfahrzeug zu fahren, d. h. die Last wird durch die Brennkraftmaschine 1 angetrieben, wenn die Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaspedals glattgängig arbeitet.
Der Zündzeitpunkt wird in dem CWU-Modus verzögert, indem die Ansaugluftmenge erhöht wird und dann der Zündzeitpunkt korrigiert wird, um die Drehzahl NE, die infolge der Vergrößerung der Ansaugluftmenge erzeugt wird, zu der Solldrehzahl NE/CWU hin zu konvergieren. Im Ergebnis wird der Zündzeitpunkt nicht durch eine Verzögerung in der Änderung der Ansaugluftmenge aufgrund der Regelung der Drosselventilöffnung beeinträchtigt, sondern wird gemäß der Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID verzögert, die an die Ansaugluftmenge angepasst ist.
Somit können der Regelprozess zum Erhöhen der Ansaugluftmenge zum schnellen Aktivieren des katalytischen Wandlers 3 und der Regelprozess der Verzögerung des Zündzeitpunkts unabhängig voneinander ausgeführt werden. Da der Regelprozess zum Verzögern des Zündzeitpunkts gemäß dem Rückkopplungsregelprozess ausgeführt werden kann, der nur auf die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 gerichtet ist, ist das Regelsystem nach der vorliegenden Ausführung relativ einfach, während eine erforderliche Regelkapazität bereitgestellt wird.
In der dargestellten Ausführung wird die Solldrehzahl NE/CWU (die Solldrehzahl ab dann, wenn die Drehzahl NE die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) erreicht hat) zum Verzögern des Zündzeitpunkts linear von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ mit einer konstanten Abnahmerate geändert. Jedoch kann die Solldrehzahl NE/CWU auch von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ gemäß anderen Mustern, z. B. gemäß einem gekrümmten Muster, geändert werden.
In der dargestellten Ausführung wird die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID für den Zündzeitpunkt, um die Drehzahl NE zu der Solldrehzahl - NE/CWU hin zu konvergieren, gemäß dem PI-Regelprozess bestimmt. Jedoch kann die Verzögerungskorrekturgröße IG/CPID auch gemäß einem PID- Regelprozess bestimmt werden, der ein differenzielles Term sowie proportionale und integrale Terme beinhaltet.
In der dargestellten Ausführung wird die in die Brennkraftmaschine gesaugte Ansaugluftmenge durch den Drosselventilaktuator 12 geregelt. Jedoch kann das Drosselventil mit einem üblichen Gaspedal gekoppelt sein, und die Ansaugluftmenge kann geregelt werden, indem die Ansaugluftströmungsmenge durch den Bypass-Kanal geregelt wird, der das Drosselventil umgeht. In einem solchen Fall kann das Strömungssteuerventil, das zum Regeln der Ansaugluftströmungsrate durch den Bypass-Kanal verwendet wird, Strömungssteuercharakteristiken haben, die in der Lage sind, die in der vorliegenden Ausführung erforderlich Ansaugluftmenge einzuhalten. Die Öffnung des Strömungssteuerventils kann in der gleichen Weise bestimmt werden wie die Drosselventilöffnung THO.
In der dargestellten Ausführung wird die Solldrehzahl NE/CWU (die Solldrehzahl ab dann, wenn die Drehzahl NE die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NECPIS) erreicht hat) zum Verzögern des Zündzeitpunkts linear von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ mit einer konstanten Abnahmerate geändert. Jedoch kann die Solldrehzahl NE/CWU auch gemäß einem gekrümmten Muster geändert werden, wie mit der durchgehend linierten Kurve a in Fig. 15 angegeben, oder gemäß einem Muster, das eine Änderung in der Abnahmerate der Solldrehzahl NE/CWU enthält, wie mit der durchgehend linierten Kurve b in Fig. 15 angegeben. Alternativ kann die Solldrehzahl NE/CWU erhöht werden und dann zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin abgesenkt werden, wie mit der durchgehend linierten Kurve c in Fig. 15 angegeben, oder kann auf der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NECPIS) für eine gegebene Zeitdauer gehalten werden und dann zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin abgesenkt werden, wie mit der durchgehend linierten Kurve d in Fig. 15 angegeben.
Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Steuersystem zum Steuern/Regeln einer Brennkraftmaschine (1), die durch einen Abgasreiniger (3) Abgase abgibt, umfassend:

ein Ansaugluftmengensteuermittel (13), das die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, während die Brennkraftmaschine leerläuft, vergrößert, um einen katalytischen Wandler schnell zu aktivieren, worin die Ansaugluftmenge auf ein Niveau vergrößert wird, das um eine vorbestimmte Zunahme größer ist als die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, während die Brennkraftmaschine normal leerläuft; und

ein Zündzeitpunktsteuermittel (15), das einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Rückkopplungsregelprozess erzeugt, um bei Gebrauch die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einer vorbestimmten Solldrehzahl hin zu konvergieren, und das den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf der Basis des erzeugten Befehlswerts steuert/regelt, um hierdurch den Zündzeitpunkt zu verzögern, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, das bei Gebrauch die vorbestimmte Zunahme in Abhängigkeit von der Motortemperatur der Brennkraftmaschine etabliert,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugluftmengensteuermittel die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, vergrößert, wenn in einem Vollverbrennungszustand nach dem Anlassen der Maschine die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein Solldrehzahlsetzmittel (14) zum Etablieren der Solldrehzahl durch Änderung der Solldrehzahl von einer voreingestellten Drehzahl zu einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl hin, nachdem die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) die voreingestellte Drehzahl erreicht hat, die höher ist als die Leerlaufdrehzahl, nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, durch das Ansaugluftmengensteuermittel (13) begonnen hat, größer zu werden.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, um die vorbestimmte Zunahme progressiv mit der Zeit zu vergrößern, unmittelbar nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine (1) gesaugt wird, begonnen hat, größer zu werden.

4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, um die vorbestimmte Zunahme progressiv mit der Zeit zu reduzieren, bei Ablauf einer vorbestimmten Zeit, nachdem die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine (1) gesaugt wird, begonnen hat, größer zu werden.

5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, um die vorbestimmte Zunahme zu korrigieren, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel (15) gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt ist, weiter verzögert wird als ein vorbestimmter Schwellenwert, der in einem verzögerten Bereich etabliert ist, innerhalb eines zulässigen Zündzeitpunktbereichs, in dem die Brennkraftmaschine (1) normal arbeiten kann.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, worin das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel (13) umfasst, um eine Korrekturgröße progressiv zu vergrößern, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel (5) gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt ist, weiter verzögert wird als der vorbestimmte Schwellenwert.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, um die Korrekturgröße in jedem Zyklus um einen vorbestimmten Wert zu vergrößern, der in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der Brennkraftmaschine (1) etabliert wird, wenn die Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, progressiv vergrößert wird.

8. Steuersystem nach Anspruch 6, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittel umfasst, um die Korrekturgröße, um die die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren, auf einer voreingestellten Korrekturgröße zu halten, wenn der Befehlswert für den Zündzeitpunkt, der durch das Zündzeitpunktsteuermittel (15) gemäß dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, so geändert wird, dass er weiter vorverlagert wird als der vorbestimmte Schwellenwert, wenn die vorbestimmte Zunahme korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu reduzieren.

Steuersystem nach Anspruch 5, worin der vorbestimmte Schwellenwert weiter vorverlagert ist als eine Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs.

10. Steuersystem nach Anspruch 5, worin das Zündzeitpunktsteuermittel (15) ein Mittel umfasst, um einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Proportional-plus-Integral- Regelprozess als dem Rückkopplungsregelprozess zu erzeugen und den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine (1) mit einer Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs zu steuern und den Wert eines Integralglieds des Proportional-plus-Integral- Regelprozesses auf einem voreingestellten Wert zu halten, wenn der erzeugte Befehlswert weiter verzögert wird als die Verzögerungsgrenze des zulässigen Zündzeitpunktbereichs.

11. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Entscheidungsmittel (16) umfasst, um zu entscheiden, ob die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel (13) und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel (15) aufzuheben sind oder nicht, auf der Basis eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1), worin das Ansaugluftmengensteuermittel und das Zündzeitpunktsteuermittel gesperrt werden, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben sind.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, worin das Entscheidungsmittel (16) ein Mittel umfasst, um zu entscheiden, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Luftansaugmengensteuermittel (13) und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine (1) mit dem Zündzeitpunktsteuermittel (15) aufzuheben sind, wenn zumindest eines von Last, Drehzahl und Maschinentemperatur der Brennkraftmaschine in dem Betriebszustand einer vorbestimmten Bedingung genügt.

13. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner ein Entscheidungsmittel (16) umfasst, um zu entscheiden, ob die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel (13) und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine (1) mit dem Zündzeitpunktsteuermittel (15) aufzuheben sind oder nicht, auf der Basis einer abgelaufenen Zeit, in der die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengensteuermittel vergrößert wird, worin das Ansaugluftmengensteuermittel und das Zündzeitpunktsteuermittel gesperrt werden, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine mit dem Zündzeitpunktsteuermittel, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben sind.

14. Steuersystem nach Anspruch 13, worin das Entscheidungsmittel (16) ein Mittel umfasst, um zu entscheiden, dass die Zunahme der Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengensteuermittel (13) und die Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine (1) mit dem Zündzeitpunktsteuermittel (15) aufzuheben sind, wenn die abgelaufene Zeit eine vorbestimmte Zeit überschreitet.

15. Steuersystem nach Anspruch 11 oder 13, worin das Ansaugluftmengensteuermittel (13) ein Mittei umfasst, um die Zunahme der Ansaugluftmenge sofort zu stoppen, wenn die Zunahme der Ansaugluftmenge, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel (16), aufzuheben ist, und das Zündzeitpunktsteuermittel (15) ein Mittel umfasst, um den Zündzeitpunkt progressiv vorzuverlagern, der gemäß dem Rückkopplungsregelprozess verzögert worden ist, wenn die Steuerung des Zündzeitpunkts, gemäß Entscheidung durch das Entscheidungsmittel, aufzuheben ist.